Проектирование литой заготовки

СОДЕЖАНИЕ 

1. Проектирование литой заготовки…………………………..…………….......3

1.1. Анализ служебного назначения детали……….…………..............................3

1.2.Определение типа производства……………….…………..............................4

1.3. Предварительный выбор способа изготовления отливки ….…….………...5

1.4. Технико-экономическое обоснование способа изготовления отливки …...8

1.5. Выбор положения отливки в форме…………………………………….…..11

1.6. Выбор поверхности разъема формы …………………………………...…..12

1.7. Анализ технологичности конструкции изделия…………………………...14

1.8.Определение припусков и допусков на размер отливки……………...…....17

1.9. Расчет массы отливки и коэффициента использования металла……...…..20

1.10. Назначение технических требований на отливку…………………….…...22

2. Проектирование штампованной заготовки…………….............................23

2.1. Анализ служебного назначения детали………………….............................23

2.2.Определение  типа производства………………………….............................24

2.3. Предварительный выбор способа изготовления поковки …………….….25

2.4. Технико-экономическое обоснование способа изготовления поковки ....27

2.5. Выбор положения поковки в штампе………………………………....……30

2.6. Выбор поверхности разъема штампа ……………………………..………30

2.7. Анализ технологичности конструкции изделия…………………..………32

2.8.Определение припусков и допусков на размер поковки…………………...35

2.9. Расчет массы поковки и коэффициента использования металла…………37

2.10. Назначение технических требований на поковку………………………...39

3. Список использованной литературы…………………………...……….…40 

Приложение 1 «Чертеж полумуфты ведущей»

Приложение 2 « Чертеж отливки полумуфты ведущей»

Приложение 3 « Чертеж колеса зубчатого»

Приложение 4 « Чертеж поковки колеса зубчатого» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Проектирование литой  заготовки 

     1.1. Анализ служебного назначения детали 

     Ведущая полумуфта предназначена для  передачи крутящего момента от ведущего вала к ведомой полумуфте, которая, в свою очередь передает его ведомому валу.

     Рис. 1. Полумуфта ведущая, СЧ15 ГОСТ 1412 – 85, масса 27,49 кг 
 

     Ведущая полумуфта образуется поверхностями 1 – 11. Поверхности 3-5, 7 являются формообразующими поверхностями. Поверхность 2, появляющаяся после механической обработки, служит для точного сопряжения с ведомой  полумуфтой. Центральное отверстие 6 служит для сопряжения с ведущим валом. Отверстия 8 предназначены для скрепления с ведущей полумуфтой с помощью болтового или винтового соединения. Резьбовое отверстие 10 служит для фиксации шпонки с помощью штифта. Шпоночный паз 11 предназначен для передачи крутящего момента от ведущего вала муфте.

     В данном случае основными являются поверхности 2, 6, 8, 11. Остальные поверхности 1, 3 – 5, 7, 9, 10 являются вспомогательными. 
 

     1.2.Определение  типа производства 

     Тип производства предварительно определяется по массе и программе выпуска изделия. Масса изделия равна 27,49, выпуск изделия 600 штук в год.

     Таблица 1

     Число обрабатываемых деталей одного типоразмера в год 600 штук. Обрабатываемые детали средние, так как масса находится в пределах от 10 до 100 кг. Следовательно, тип производства - крупносерийное. 
 
 

     1.3. Предварительный  выбор способа  изготовления отливки 

     Способы изготовления отливки выбираются в зависимости от массы и габаритов, материала отливки и типа производства. Выбираем способами изготовления отливки литье в песчано-глинистые формы (ЛПГФ) и литье в оболочковые формы.

     Таблица 2

     Характеристики  способов изготовления отливки.

     ЛПГФ:

     Отличительными  особенностями являются теплопроводность, теплоемкость и плотность песчаной формы, что позволяет получать отливки с малой толщиной стенки (2,5…5 мм). Не высокая интенсивность охлаждения расплава в форме приводит к снижению скорости затвердевания отливки, укреплению структуры. Этот способ литья очень разнообразен и применяется для изготовления отливок почти любой конфигурации из большинства известных литейных сплавов. Технологический процесс изготовления отливок в данном способе литья разнообразен по уровню механизации, начиная от ручного труда и кончая автоматизированными  формовочно-заливочными комплексами с электронной схемой управления.

     Рис. 2. Схема литья в ПГФ:

     1 – верхняя полуформа; 2 – нижняя полуформа; 3 – литейный стержень; 4 – выпор; 5 – литниковая чаша; 6 – стояк; 7,8 – опоки; 9 – вентиляционные каналы;  10 – штырь; 11 – ручки опок; 12 – шлакоуловитель; 13 – питатель;                           14 – формовочная плита 

     Достоинства ЛПГФ:

     1.Позволяет  получять отливки любой конфигурации, размеров из различных материалов;

     2.Применяется  в условиях всех типов производства. 

     Недостатки ЛПГФ:

     1.Большие  затраты на изготовление форм;

     2.Одноразовая  форма;

     3.Неудовлетворительные  условия труда;

     4.Точность  отливки не высокая (14-17 квалитет);

     5.Шероховатость  поверхности (Rz 320…80мкм). 
 

     ЛОФ:

     Отличия литья в оболочковые формы  состоит в том, что в данном способе используется своеобразная форма в виде оболочки. Оболочку выполняют из песчано-смоляных смесей по горячей модельной оснастке, а также из химически твердеющих смесей по холодной модельной оснастке. Литье в оболочковые формы применяют для изготовления сложных и ответственных фасонных отливок повышенной точности массой от сотен граммов до 250 кг и выше, габаритными размерами до 900 мм и минимальной толщиной стенок до 3 мм. Применение толстостенных оболочек из химически твердеющих смесей толщиной порядка 50 – 150 мм позволяет изготавливать отливки из чугуна массой до 40 тонн.

     Рис. 3. Схема литья в ОФ:

     1 – полость; 2 – оболочка; 3 – стержень; 4 – штырь; 5 – стояк

     Достоинства ЛОФ:

     1.Получение  отливок с точностью по 12...14 квалитету, шероховатостью

     Rz 40...20 мм;

     2.По  сравнению с ЛПГФ трудоемкость изготовления отливок снижается в несколько раз;

     3.Процесс изготовления оболочек легко поддается автоматизации.

     Недостатки  ЛОФ:

     1.Одноразовая  форма;

     2.Ограничение  по массе и размерам отливки  (длина не более 900 мм.) 
 

     1.4. Технико-экономическое  обоснование способа изготовления отливки 

     Технико-экономические  расчёты произведены по методичке [1] и показаны в табл. 3.

     Таблица 3

     Продолжение таблицы 3

     Продолжение таблицы 3

     Продолжение таблицы 3

     Исходя  из расчетов, получаем, что выгоднее производить литье в оболочковые  формы. 
 

     1.5. Выбор положения  отливки в форме 

     Выбор положения отливки в форме при заливке очень важен для получения отливки без литейных дефектов. При выборе положения отливки в форме руководствуются принципами:

  1. Положение отливок должно обеспечить спокойное заполнение формы расплавом.

  2. Отливки из чугуна, склонного к образованию усадочных раковин, следует располагать так, чтобы толстые части были вверху или сбоку.

  3. При незначительной разнице в толщине отдельных сечений отливки из обычного серого чугуна рекомендуется располагать так, чтобы толстые части были внизу.

  4. Наиболее ответственные поверхности и обрабатываемые поверхности, в особенности поверхности трения, следует располагать внизу, или, в крайнем случае, вертикально. Это уменьшает число дефектов неметаллических включений.

  5. При подводе металла по плоскости разъема формы тонкие стенки отливки следует располагать внизу – вертикально или наклонно, что обеспечивает лучшее заполнение формы.

  6. Большие плоские поверхности не следует располагать вверху, а если это неизбежно, рекомендуется делить их ребрами на меньшие участки.

  7. Максимальный габаритный размер отливки располагают горизонтально, что уменьшает высоту формы.

     При возникновении противоречий между  отдельными требованиями приоритет  следует отдавать качеству отливки. 

     Отливку полумуфты располагаем в форме так, как показано на рис. 4 . В этом случае существенно снижается трудоемкость изготовления формы и подготовки к заливке жидкого металла. 
 

1.6. Выбор поверхности  разъемов формы 

     Выбор поверхности разъема формы является важным этапом конструирования отливки, существенно влияющим на качество отливки и затраты на ее изготовления. Основные правила по выбору поверхности разъема формы:

  1. Число разъемов формы должно  быть во всех случаях минимальным.  Поверхности разъемов при единичном  производстве должны быть плоскими. При серийных типах производства допускаются разъемы фасонного сечения, которые должны иметь наиболее простую геометрическую форму, ограниченную прямыми линиями, имеющими определенного  геометрическое построение.

  2. Базовые поверхности отливки  должны быть расположены в одной полуформе с обрабатываемыми и ответственными соосными поверхностями, а также фланцами и приливами, связанными с базовыми поверхностями жесткими поверхностями.

  3. Разъем должны быть таким, чтобы  основные или все стержни устанавливались в нижней полуформе. При этом должно быть обеспечено максимальное удобство сборки формы.

  4. Для обеспечения максимальной  точности отливки необходимо  стремиться располагать отливку  в одной полуформе.

  5. Разъем должен обеспечить наименьшее  количество заливов и брака по перекосам, поэтому необходимо стремиться к минимальной протяженности литейных швов по поверхности отливки. При неизбежности заливов обработка их не должна вызвать затруднений. Наличие литейных швов на базовых поверхностях недопустимо.

     Выбираем плоскость разъема, как показано на рис. 4 .

     Рис. 4. Выбор положения отливки в  форме и плоскости разъема

     Выбранная поверхность разъема плоская, что  обеспечивает удобство сборки литейной формы и в случае литья в  оболочковые формы упрощение  конструкции модельной оснастки. 
 

     1.7. Анализ технологичности  конструкции изделия 

     СЧ15 – серый чугун с пластинчатым графитом.

     Таблица 4

     Характеристики  СЧ15

     1.7.1. Требования к конструкции отливки. 

     1. Конструкция литой детали должна  допускать формовку по возможности  без отъемных частей на моделях, но с минимальным количеством стержней.

     2. Конструкция отливки должна допускать  подвод металла и питания со  стороны наружных поверхностей  для облегчения удаления прибылей  и зачистки питателей.

     3. В отливках из сталей и чугунов, склонных к образованию усадочных раковин (белые, ковкие, высокопрочные, низкоуглеродистые, серые) должно быть обеспечено постепенное утолщение стенок по направлению к прибылям.

     4. В стенках сложных деталей должно быть предусмотрено достаточное количество технологических отверстий, через которые стержень внутренней полости крепится в форме посредством знаков.

     5. Требуется избегать конструкций с однознаковыми, консольными стержнями. 
 

     1.7.2. Допускаемая толщина стенок. 

     Толщина стенок отливки должна быть не меньше минимальной, определяемой материалом, габаритными размерами отливки и теплофизическими характеристиками литейной формы. В противном случае возможно возникновение недолива.

     Габаритный  размер отливки N = ; N = т.к. 200 < N < < 1000 отливка является средней. Для литья чугуна в оболочковые формы минимальная толщина стенки составляет 4 – 8 мм. В отливке толщина стенок больше минимально допустимой, следовательно, увеличивать толщину стенок не требуется. 
 

     1.7.3. Минимальный диаметр отверстии, выполняемых в литье 

     Для литья чугуна в оболочковые формы  минимальный диаметр отливаемых отверстий составляет 8 - 10 мм, а значит, можно получить в отливке центральное  отверстие диаметром 60 мм. Получение  центрального отверстия способствует выравниванию стенок отливки и снижению затрат на дальнейшую механическую обработку.

     1.7.4. Переходы между элементами отливки. 

     Переходы  между стенками отливки должны выполняться  закругленными, причем радиус сопряжения зависит от типа соединения, материала отливки и толщин сопрягаемых элементов.

      Рис. 5. Геометрические параметры сопряжений элементов отливки 

     r = (A + a)/4 = (30 + 30)/4 = 15 мм;

     R = (A + a)/2 = (30 + 30)/2= 30 мм. 

     Так как расчетные радиусы скруглений слишком велики, принимаем наружный радиус скруглений R = 5 мм, а внутренние – отсутствуют. 
 

     1.7.5. Литейные уклоны. 

     На  поверхности 3, 5 (рис. 1), перпендикулярные плоскости разъема назначаем следующие уклоны по ГОСТ 3212-92. 
 

     Таблица 5

     Назначение  литейных уклонов

     Конструкция отливки полумуфты ведущей (рис.6). удовлетворяет всем требованиям технологии литья в оболочковые формы. Поэтому вносить изменения в конструкцию отливки не следует. Конструкция технологична.

      Рис. 6. Конструкция отливки полумуфты вудущей 
 

     1.8.Определение припусков и допусков на размер отливки 

     Определение припусков на механическую обработку  и допусков на размеры отливки  производят по ГОСТ 26645-85 для всех способов получения отливки. Величины припусков и допусков зависят от выбранного способа литья, габаритных размеров отливки, рода литейного сплава.

     Определения припусков и допусков производится в следующей последовательности:

     1. Определение класса размерной  точности отливки ( прил. 1, табл. 9 в ГОСТ 26645-85 );

     2. Определение допусков размеров  отливки (табл. 1 в ГОСТ 26645-85);

     3. Определение допусков формы и  расположения элементов отливки  (табл. 2 в ГОСТ 26645-85);

     4. Определение общих допусков элементов  отливки (прил. 8, табл. 16 в ГОСТ 26645-85);