Расчетно-Графическая работа Проектирование технологического процесса литья детали Венец барабана - файл Венец.doc

Расчетно-Графическая работа Проектирование технологического процесса литья детали Венец барабана
скачать (1923.2 kb.)

Доступные файлы (5):

Венец.doc	1039kb.	19.03.2009 23:51	скачать
Венец барабана1.SLDDRW
Венец барабана.PDF	208kb.	20.03.2009 09:30	скачать
Венец барабана.SLDDRW
Венец барабана.SLDPRT

содержание

---

Смотрите также:
• Расчетно-графическая работа - Разработка конструкции и технологического процесса изготовления заготовки детали Обойма [ расчетно-графическая работа ]
• Курсовой проект Спецвиды литья Разработка технологического процесса изготовления детали Корпус [ курсовая работа ]
• Курсовой проект - Разработка технологического процесса восстановления ведущей конической шестерни главной передачи автомобиля ГАЗ-53 [ курсовая работа ]
• Автоматизация технологического процесса обработки детали вал ступенчатый [ документ ]
• Дипломная работа - Разработка модели технологического процесса получения ребристых труб [ дипломная работа ]
• Расчётно-графическая работа по дисциплине: Проектирование отливок и поковок [ расчетно-графическая работа ]
• Расчетно-графическая работа - Проектирование поковки [ расчетно-графическая работа ]
• Расчетно-графическая работа Оценка напряженно-деформированного состояния конусообразной детали методом конечных элементов [ расчетно-графическая работа ]
• Расчетно-графическая работа - Расчет барабанной сушильной установки [ расчетно-графическая работа ]
• Курсовой проект - Расчет и проектирование технологического процесса и штамповой оснастки для изготовления детали из листового материала - СГАУ [ курсовая работа ]
• Расчетно-графическая работа (НГТУ) [ документ ]
• Лабораторные работы - Технологические процессы литья и сварки [ лабораторная работа ]

Венец.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ

АКАДЕМИЯ

Кафедра ТОЛП


Расчетно-графическая работа

По дисциплине: «Теоретические основы формообразования»

Выполнил:

Ст. гр. ЛП 05-1

Проверил:

Фесенко А.Н.


Краматорск 2009

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ «ВЕНЕЦ БАРАБАНА»

2 ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ И НАЗНАЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ РАЗЪЕМА МОДЕЛИ И ФОРМЫ

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМ ТОЧНОСТИ ОТЛИВКИ И ВЕЛИЧИНЫ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

^ 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕРЖНЕЙ

5 РАСЧЕТ ПРИБЫЛЕЙ

6 РАСЧЕТ ВЫПОРОВ

7 РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

Приложение А – Чертеж «Элементы литейной формы»


ВВЕДЕНИЕ
Материал отливки: Сталь 35ХМЛ ГОСТ 977-88

Годовой план: 1000 шт.

Чертеж детали приведен на рисунке 1



Рисунок 1 – Чертеж детали
Масса – 580 кг.

Данная отливка относится ко II группе отливок по массе. При годовом плане 1000 шт и второй группе по массе, по таблице 8, стр. 13 [1], находим тип производства – серийный. В данном случае рационально применить машинную формовку на машине литейной формовочной встряхивающий с поворотом полуформы мод. 22505, которая широко применяется в литейном производстве и может быть установлена в литейном цехе как самостоятельно, так и вмонтирована в формовочную линию.

Данная отливка изготавливается в разовой форме состоящей из верхней и нижней полуформ, образуя полость отливки ограниченной стенками полуформ и стержнем. Для вывода газа из формы при её заливке в верхней полуформе делаются наколы, на прибылях устанавливают выпора, которые служат для: уменьшения динамического давления металла на поверхность формы, вывода газов и сигнализирует об окончании процесса заливки. Газы, выделяющиеся из стержней при заливке расплавом выходят через знаковые части стержней.

Так как, деталь «венец барабана» массой 580 кг и при серийном типе производства, применяем единую формовочную песчано-глинистую смесь с содержанием влаги не более 6%.
^ 1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

«ВЕНЕЦ БАРАБАНА»
Разработка техпроцесса изготовления отливки начинается с анализа технологичности конструкции литой детали. Технологичной считается такая конструкция, которая позволяет получать отливку требуемого качества при минимальных затратах. Технологичность оценивается по такому ряду параметров:

- Толщина всех стенок отливки должна быть не меньше минимально допустимой для заданного сплава. Для средних стальных отливок это значение находится в пределах 7..8 мм.

Наименьшая толщина стенок данной детали 20 мм, следовательно, по этому параметру отливка является технологичной.

- В отливке не должно быть смежных стенок с большой разницей в толщине. Если отношение толщины большей стенки к толщине меньшей будет более 4, то отливка считается нетехнологичной.

В отливке «венец барабана» наибольший перепад толщин – 70:20 =3,5– следовательно, по этому параметру отливка технологична.

- В отливке не должно быть прямых и острых углов. Переходы должны быть скруглены.

В данной детали нет острых углов, все переходы скруглены. По этому параметру деталь технологична.

- Сопряжения L-, V-, X-, Г- и Т-образных узлов должны быть скруглены.

В данной отливке есть такие переходы ( на стыке ребер с ободом и ступицей, но все они скруглены. Отливка технологична по этому параметру.

- Внутренние полости отливки должны иметь выход наружу.

В данной детали нет закрытых полостей. По этому параметру отливка технологична.

- Сложные внутренние полости должны быть объединены в одну.

Исследуемая деталь не имеет сложных полостей. Отливка технологична.

- Должен соблюдаться принцип последовательного затвердевания от нижних частей к верхним.

Условия для направленного затвердевания, в данной отливке возможно выполнить только после некоторых технологических операций. Отливка имеет несколько термических узлов над которыми необходимо устанавливать прибыли, питающие их.

- Отливка должна быть компактной и не иметь частей, мешающих ее извлечению из формы.

Исследуемая отливка не имеет выступающих частей, в случае расположения разьема формы по середине. По этому параметру отливка условно - технологична.

- Конструкция отливки должна предусматривать ее изготовление без стержней или с минимальным их количеством.

Отливку «венец барабана» невозможно выполнить без стержней, но при некоторомрасположении разьема формы можно добиться уменьшения количества стержней. С учетом серийности выпуска данную отливку можно характеризовать как технологичную.

К недостаткам данной отливки относиться горизонтально направленная геометрия (небольшая высота отливки, по сравнению с ее протяженностью), что влечет за собой повышенный риск всплытия неметаллических включений, а также риск обвала формовочной смеси в результате термодиструкции.
^ 2 ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ И НАЗНАЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ РАЗЪЕМА МОДЕЛИ И ФОРМЫ
При определении положения отливки в форме необходимо учитывать простоту ее сборки, наименьшую стоимость модельного комплекта, а также возможность обеспечения качества изготовления отливки.

Различные варианты расположения отливки «венец барабана» в форме и назначение поверхности разъема приведены на рисунке 2

1.



2.



3.



Рисунок 2 – Варианты разъемов формы и модели
Предложенные варианты оцениваются по нескольким параметрам, после чего из них выбирается лучший:

- Расположение отливки должно обеспечить принцип направленного затвердевания.

Принцип направленного затвердевания можно обеспечить применив как вариант расположения разьема формы вариант № 3, для этого необходимо предусмотреть технологические приливы под прибылями (произвести утолщение массивов термических узлов с одновременным поднятием наиболее массивных мест в самую верхнюю часть отливки методом выкатывания шара из термических узлов)

- Всю отливку желательно располагать в нижней полуформе. Это возможно только при использовании варианта 2. Но, при этом необходимо поднять часть отливки (обод) до разьема, что повлечет за собой повышенные затраты на механическую обработку. Варианты 1 и 3 не обеспечат такого расположения.

- Наиболее ответственные части отливки и плоскости, подвергаемые механической обработке, должны располагаться в нижней полуформе, либо наклонно, либо вертикально. При использовании первого варианта только самая верхняя поверхность не попадет в нижнюю полуформу. При использовании второго варианта вся отливка будет распологатся в нижней полуформе.

- Выбранное положение отливки должно обеспечить изготовление отливки без стержней. При использовании варианта 1 и 2 необходимо применение как минимум семи стержней, что влечет за собой повышенный расход смеси, а также дополнительные трудности при сборке формы. Вариант 3 позволяют изготовить отливку с одним простым цилиндрическим стержнем.

- Выбранная поверхность разъема должна обеспечить возможность установки прибылей и выпоров. Этому критерию, в принципе, соответствуют все варианты, но вариант 3 позволяет установку прибылей и выпоров без применения дополнительных технологических операций, кроме того вариант 3 позволяет обеспечивать наиболее эффективным образом питание термических узлов отливки.

Вариант 2 чрезвычайно усложняет как изготовление, так и сборку формы, усложняет модельный комплект и значительно удорожает отливку, поэтому вариант 2 исключаем.

Вариант 1 также удорожает отливку по сравнению с вариантом 3, и требует повышенного количества стержней, но он более приемлим чем вариант 2. Тем не менее учитывая серийность производства и высокую стоимость формовочных смесей вариант 1 также исключаем как менее экономичный по сравнению с вариантом 3.

В качестве окончательного варианта расположения отливки в форме выбираем вариант 3, так как он обеспечивает наиболее простое и дешевое изготовления модельного комплекта, экономию стержневой смеси, простоту сборки формы.

^ 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМ ТОЧНОСТИ ОТЛИВКИ И ВЕЛИЧИНЫ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ
Определение норм точности начинается с определения диапазона норм размерной точности. Она выбирается по таблице 9 стр.32 [2]. Диапазон зависит от вида техпроцесса литья (в нашем случае – литье в сухие песчано-глинистые формы с влажностью более 6%), типа сплава (в нашем случае – сталь 35ХМЛ), отношения к термообработке (данная отливка подвергается термообработке) и максимальному размеру (1092 мм). Принимаем диапазон размерной точности – 11т..14.

Из данного ряда с учетом серийности, степени автоматизации и массы отливки выбираем 12 класс точности.

По данному классу по таблице 1 стр. 3 [2] выбираем допуски размеров для обрабатываемых поверхностей детали. Значения размеров и их допуски заносим в таблицу 1.
Таблица 1 – Значения допусков и припусков на механическую обработку

№ поверхности	Номинальный размер, мм	Вид мех. обработки	Допуск, мм	Припуск на обработку, мм
1	175 (верх)	Чистовая	7,0	11,1
2	175 (низ)	Чистовая	7,0	8,2
3	140 (верх)	Получистовая	6,4	10,4
4	140 (низ)	Чистовая	6,4	11
5	Ø470	Чистовая	9,0	12,7
6	Ø1092	Чистовая	11,0	13,7

Определяем ряд степеней точности поверхности (таблица 11 стр. 36 [2]). Он зависит от тех же параметров, что и рад допусков. Выбираем ряд степеней точности поверхности 13-19. С учетом серийности, степени автоматизации и массы отливки выбираем из заданного диапазона 16 класс степени точности поверхности.

По таблице 14 стр.43 [2] для этого класса степеней точности поверхности принимаем ряд припусков на механообработку 7-10. С учетом типа сплава и отношения отливки к термообработке принимаем для нижних и боковых поверхностей 9 ряд припуска, а для верхних – 10 ряд.

Зная ряд припуска, допуск и тип окончательной механической обработки, назначаем на каждую обрабатываемую поверхность припуски на механическую обработку. Величины припусков заносим в таблицу 1.

Далее по таблице 13 стр. 40 [2] находим диапазон классов массовой точности отливки. Он зависит от способа литья, типа сплава, отношения к термообработке и номинальной массы отливки (М_о).

где М_дет=580 кг – масса детали;

М_пр.м.о. – Общая масса всех припусков на механическую обработку.











М_н.э.=66.3 кг – масса непроливных элементов;

М_д.э.= 53 кг – масса дополнительных элементов (технологические приливы под прибылями).

Принимаем диапазон классов массовой точности 9..16. В зависимости от серийности производства, степени автоматизации и массы отливки принимаем 11 класс массовой точности.

Зная класс массовой точности и номинальную массу отливки по таблице 4 стр. 7 [2], принимаем допуск массы отливки – 8%.

Допустимая масса отливки 846,7+846,7·0,08=846,7+67,7 кг.

^ 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕРЖНЕЙ
Для изготовления отливки «венец барабана» используем деревянный модельный комплект 6 класса модельной точности.

Чтобы изготовить отливку «венец барабана», необходим один стержень. Стержень имеет только нижний знак. Диаметр рабочей части стержня равен 470-2·12,7 =444,6 мм. Высота рабочей части – 175+11,1+8,2=194,3 мм. Тогда высота знака принимается по таблице 4 стр.5 [3] – 60 мм. Уклон принимается по таблице 8 стр.8 [3]. Уклон знака равен 15°.

Зазор возле нижнего знака по таблице 11 стр.10 [3] принимаем 1,2 мм. Зазор между верхней частью стержня и формой – 1 мм. На чертеже указываем направление набивки стержня, плоскость разъема стержневого ящика и направление выхода газов.

5. 
   ^ РАСЧЕТ ПРИБЫЛЕЙ
   

Эскиз прибыли приведен на рисунке 3.



Рисунок 3 – Эскиз прибыли
Для расчёта прибылей применяем метод П. Ф. Василевского для углеродистых и низколегированных сталей по второй типовой схеме (рис. 4.3 [4]). Прибыли применяют для получения плотных отливок без дефектов усадочного происхождения: раковин и пористости. В процессе формирования отливки прибыль составляет с нею единое целое и располагается таким образом, чтобы металл, сохраняющейся в ней в жидком состоянии, мог непрерывно поступать в затвердевающие части отливки для компенсации уменьшения их объема.

Для выполнения своего назначения прибыль должна удовлетворять следующим требованиям:

• 
  затвердевать позже отливки,
  
• 
  в течении всего периода затвердевания отливки иметь необходимый для питания избыток жидкого металла.
  

Количество прибылей и их расположение на отливке определяется количеством и расположением отдельных массивов и утолщений (термических узлов).

С учетом формы термических узлов устанавливаем прибыли закрытые цилиндрического типа с выпорами.

Количество прибылей N круглого сечения для отливок типа тела вращения определяем по формуле:

N= П∙f∙Dср/8∙а,

где f- коэффициент, учитывающий, какую долю полной окружности составляет

отливка: для колес f= 1;
Dср- средний диаметр узла отливки, мм;

а- толщина стенки узла на участках между прибылями, мм.

а) по ступице:

N₁= 3.14∙1∙545/8∙67,7 = 3,3шт.

Принимаем количество прибылей № 1 – 4 штуки.

б) по ободу:

N₂= 3,14∙1∙1064,7/8∙74,7 = 5,6 шт.

Принимаем количество прибылей № 2 – 6 штук.

В соответствии с данными таблицы 4.14 [4] принимаем:
Прибыль №1 (4 штуки):

Д_пр.=155 мм, Д_пр./_о=155/77,7=1,99,

Н_пр.=190 мм, Н_пр./Д_пр.=190/155=1,2.

_о=77,7 мм,

Прибыль №2 (6 штук):

Д_пр.=170 мм, Д_пр./_о=170/84,7=2,

Н_пр.=205 мм, Н_пр./Д_пр.=205/170=1,2.

_о=84,7 мм,
Определим массу прибылей:

Gпр= Vпр∙ρ,

где Vпр- объём прибыли, мм³;

ρ- плотность жидкого металла, ρ= 78,1∙10^-6 кг/мм³.
,

Gпр= 112+218= 330 кг.
Для проверки правильности выбора прибылей проведем расчет технологического выхода годного:


М_о=846,7 кг – масса отливки;

М_о= 846,7 кг – масса отливки,

М_пр= 330 кг – суммарная масса прибылей,

М_вып – суммарная масса выпоров. В первом приближении:

М_л.с. – масса литниковой системы. В первом приближении:



Такой уровень ТВГ отвечает норме для данного типа прибылей. Расчет прибылей выполнен верно.
^ 6 РАСЧЕТ ВЫПОРОВ
Расчет выпоров сводится к определению суммарной площади сечения выпоров. Для данной отливки используем десять конических выпора, расположенных над каждой из прибылей.

где V_o=846,7/(7,81·10^-6)=108412290 мм³;

V_кр=1600 мм/с – критическая скорость выхода газов из формы;

τ – оптимальная продолжительность заливки формы;

Для стали:

S₁=0,80 – эмпирический коэффициент Дубицкого;

δ_о≈60 мм – средняя толщина стенки отливки;

М_ж – масса расплава

Тогда


Примем, что площади всех выпоров равны (т.к. диаметры прибылей №1 и №2 отличаются незначительно).

Тогда площадь выпора:


Диаметр выпора:

Принимаем диаметр выпора – 23 мм

Каждый выпор расширяется кверху под углом 6° (уклон 1:10). Для определения высоты выпоров сначала следует выбрать опоку для верхней полуформы. Для отливки массой 846,7 кг по таблице 27 стр. 41 [1] находим минимально допустимые расстоянии между моделью и опокой. Эти расстояния:

- от верха модели до верха опоки – 150 мм;

- от низа модели до низа опоки – 200 мм;

- от модели до стенки опоки – 90 мм;

- от модели до литникового хода – 120 мм.

По этим параметрам по таблицам 28 (стр. 42..43) и 29 (стр. 44) [1] выбираем стандартные опоки:

- верха – 1800х1800х450 мм;

- низа – 1800х1800х300 мм.

Тогда высота выпора – 147,5 мм.

Масса выпоров:

Общая масса выпоров – 1,3∙10=13 кг.
^ 7 РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ
Для заполнения отливки расплавом используем четырехэлементную сужающуюся литниковую систему с отношениями площадей сечения F_{питателя}:F_{лит.хода}:F_стояка=1,0:1,1:1,2. Подвод металла к полости формы осуществляется через два питателя с трапецеидальным сечением, подведенными под углом к ободу отливки. Расчет литниковой системы сводится к определению суммарной площади сечения питателя. Она определяется по формуле:

где М_ж=1252,9 кг – масса расплава;

τ – оптимальная продолжительность заливки формы расплавом. Определяется по формуле:

Коэффициент S₆ определяется в зависимости от объемного коэффициента отливки:

При таком значении коэффициент S₆=1,7.

К^ст_у – удельная скорость заливки стали (кг/(см²·с)). Определяется в зависимости от техпроцесса литья и объемного коэффициента. Для литья в сухую форму и объемного коэффициента К_v=4,43 удельная скорость заливки стали будет равна 1,0.

L – коэффициент жидкотекучести стали. Для стали 35ХМЛ=0,9.


Площадь одного питателя – 2312/2=1156 мм².

Эскиз сечения питателя представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Эскиз сечения питателя
Для определения геометрических размеров питателя задаемся отношениями a:h=1:1,2 и a:b=1:0,8. Площадь сечения питателя:


Принимаем нижнее основание питателя – 35 мм. Тогда верхнее основание питателя – 35·0,8=28 мм. Принимаем верхнее основание питателя – 28 мм. Высота питателя – 35·1,2= 40 мм. Тогда фактическая площадь сечения питателя:
F_пит=1/2∙(35+28)∙40=1323 мм²;
Общая площадь питателей: 2·1323=2646 мм².
Площадь сечения литникового хода:

Сечение литникового хода – трапецеидальное. Отношения линейных размеров:

a:h=1:1 и a:b=1:0,8. Площадь литникового хода:


Принимаем нижнее основание и высоту хода – 40 мм. Верхнее основание - 40·0,8=32 мм. Принимаем верхнее основание трапеции – 32 мм. Фактическая площадь литникового хода:

Площадь стояка у основания:



Сечение стояка – круг. Его диаметр:

Принимаем диаметр стояка у основания – 65 мм.

Общая масса литниковой системы:


М_пит – общая масса питателей. т.к. питателя – два, то:

Расстояние от литникового хода до модели – 120 мм. Так как питатель расположен под углом 45° к литниковому ходу, то длина питателя 120/(sin45°)=171,4 мм. Тогда:

Литниковый ход по конфигурации – четвертьвенец с трапецеидальным сечением. Диаметр венца – 680 мм. Его масса:

Стояк имеет уклон 1:20. Высота стояка равна высоте верхней опоки – 450 мм.

Масса стояка:


Тогда уточненная масса жидкого расплава:

Технологический выход годного:

С учетом массы отливки ТВГ 69 % - отвечает норме.
^ ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. В.К. Могилев, О.И. Лев. Справочник литейщика. – М.: Машиностроение, 1988. – 272 с. ил
2. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку. – Введен 01.07.1987 – М.: Издательство стандартов, 1985. – 51с.
3. ГОСТ 3212-92 Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров. – Вместо ГОСТ 3212-80; Введен 01.07.1993 – М.: Издательство стандартов, 1992. – 14с.
4. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Технология литейного производства» для студентов специальности 7.090205/ Сост. В.И. Тупчиенко. – Краматорск: ДГМА, 1999. – 60с.

---

Скачать файл (1923.2 kb.)

Поиск по сайту:  

---