Розробка технологічного процесу виготовлення відливка кришка пiдшипника
Індустріальний технікум Донбаського державного технічного університету
Предметна ( циклова ) комісія Металургійних дисциплін
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з «Ливарного виробництва чорних і кольорових металів»
(назва дисциплини)
на тему: «Розробка технологічного процесу виготовлення відливка кришка пiдшипника»
Студента 3 курсу групи ЛВ 10-1/9
напряму підготовки 6.050402 «Ливарне виробництво»
спеціальності 5.05040201 «Ливарне виробництво чорних
і кольорових металів»
Бабаяна Т.Г. _______________________
(прізвище та ініціали)
Керівник – викладач вищої категорії _____________
Проскурина
О.М.__________________________
(посада,вчене звання, науковий ступинь, прізвище та ініціали)
Національна шкала ___________________________
Кількість балів: ______ Оцінка: ECTS ___________
(підпис) (прізвище та ініціали)
____________ __________________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
____________ __________________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
м. Алчевськ – 2013рік
Індустріальний технікум
відділення Механо-металургійне
циклова комісія - Металургійних дисциплін
Напрям підготовки 6.050402 « Ливарне виробництво»
Спеціальність 5.05040201 «Ливарне виробництво чорних і кольорових металів і сплавів»
ЗАТВЕРДЖУЮ
Голова циклової комісії
_____________О.М.Проскуріна
“____” _________201 року
З А В Д А Н Н Я
НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ СТУДЕНТУ
______________________________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема проекту(роботи) Розробка технологічного
процесу виготовлення відливка______________________
керівник проекту (роботи)
затверджені наказом вищого
навчального закладу від “__”__
2.Строк подання студентом проекту(роботи)_______________
3. Вихідні дані до проекту(
______________________________
4. Зміст розрахунково-
Вступ
1 Проектування ливарної технології
1.1 Аналіз проектує мого відливка, визначення характеру виробництва
1.2 Вибір способу виготовлення відливка та методу ущілення. Визначення площини рознімання
1.3 Визначення
припусків на механічну
1.4 Визначення кількості стержнів, розмірів знаків, зазорів і уклонів
1.5 Вибір
матеріалу і конструкції
1.6 Розрахунок габаритів опок
1.7 Проектування
і розрахунок ливникової
1.8 Розрахунок маси вантажа і вибір засоба кріплення опок
2 Технологічний процес виготовлення відливка
2.1 Вибір
формувальних і стержневих
2.2 Виготовлення ливарної форми
2.3 Технологія плавлення і заливання
2.4 Технологія фінішної обробки відливка
2.5 Технологічна карта
3
Охорона праці та захист
Лист 1 Елементи ливарної форми
Лист 2 Форма у зборі
6.Дата видачі завдання______________________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ з/п |
Назва етапів курсового проекту (роботи) |
Строк виконання етапів проекту ( роботи ) |
Примітка |
1 |
Вступ 1.1 Аналіз проємого відливка,
визначення характера |
||
2 |
1.2 Вибір способу
виготовлення відливка та |
||
3 |
1.3 Визначення припусків
на механічну обробку, на |
||
4 |
1.4 Визначення кількості стержнів, розмірів знаків, зазорів і уклонів |
||
5 |
1.5 Вибір матеріалу
і конструкції модельних |
||
6 |
1.6 Розрахунок габаритів опок |
||
7 |
1.7 Проектування
і розрахунок ливникової |
||
8 |
1.8 Розрахунок маси
вантажа і вибір засоба |
||
9 |
2.1 Вибір формувальних і стержневих сумішей |
||
10 |
2.2 Виготовлення ливарної форми |
||
11 |
2.3 Технологія плавлення і заливання |
||
12 |
2.4 Технологія фінішної обробки відливка |
||
13 |
2.5 Технологічна карта |
||
14 |
3 Охорона праці та захист навколишнього середовища |
||
15 |
Лист 1 |
||
16 |
Лист 2 |
||
17 |
Оформлення пояснювальної записки |
Студент
Керівник проекту (роботи)
_____________
Зміст
Завдання на курсовий проект
Вступ
1 Проектування ливарної технології
1.1 Аналіз проектуємого відливка, визначення характеру виробництва
1.2 Вибір способу виготовлення відливка методу утілення. Визначення площини рознімання
1.3 Визначення
припусків на механічну
1.4 Визначення кількості стержнів, розмірів знаків зазорів і уклонів
1.5 Вибір матеріалу
і конструкції модельних
1.6 Розрахунок габаритів опок
1.7 Проектування
і розрахунок ливникової
1.8 Розрахунок маси вантажу і вибір засобів кріплення опок
2 Технологічний процес виготовлення відливка
2.1 Вибір формувальних і стержневих сумішей
2.2 Виготовлення ливарної форми
2.3 Технологія плавлення і заливання
2.4 Технологія фінішної обробки відливка
2.5 Технологічна карта
3 Охорона праці та захист навколишнього середовищя
Список літератури
Вступ
Високі технології лиття металу - засіб розвитку вітчизняного ливарcтва, що служить основою заготівельної бази машинобудування. Для забезпечення сталого економічного зростання держави надзвичайно важливим є розвиток вітчизняного машинобудування, чималу роль у якому відіграє ливарне виробництво. Україна споконвіку славилася досягненнями в галузі лиття металів. Робити свою справу краще за інших, відновити досягнення ливарництва, що належить до традиційних українських ремесел та промислових галузей - то є важливий рушійний намір, що слід розглядати як складову національної ідеї. Сьогодні системна інтеграція вітчизняної економіки в світовий економічний простір стимулюЄ розвиток конкурентноздатних технологій в наший країні, зокрема в машинобудуванні при зниженні металоємності і собівартості продукції за рахунок виробництва високоточних деталей. Тільки методами лиття можливо отримати складні за конфігурацією і геометрією заготівки із чорних та кольорових сплавів з високим (75-98%) коефіцієнтом використання металу. Як правило, литі деталі експлуатаційну надійність, точність и довговічність. Саме розвиток ливарництва має закласти підвалини для відновлення та зростання вітчизняного машинобудування, а Україна стане перетворюватись з продавця напівфабрикатів - продукції металургії в експортера технологічної продукції з великою доданоювартістю.
Значний об'єм литих виробів, особливо з кольорових сплавів, споживають авіація, оборонна промисловість, приладобудування. Ливарне підприємство поставляє також водопровідні і каналізаційні труби, ванни, радіатори, опалювальні казани, пічну арматуру і інше. Широке вживання відливань пояснюється тим, що їх форму легко наблизити до конфігурації готових виробів, чим форму заготовок, вироблюваних іншими способами, наприклад ковкою. Литвом можна отримати заготовки різної складності з невеликими припускамі, що зменшує витрату металу, скорочує витрати на механічну обробку і, кінець кінцем, знижує собівартість виробів. Литвом можуть бути виготовлені вироби практично будь-якої маси — від декількох грамів до сотень тон, із стінками завтовшки від десятих доль міліметра до декількох метрів. Основні сплави, з яких виготовляють відливання: сірий, ковкий і легований чавун (до 75% всіх відливок по масі), вуглецеві і леговані стали (понад 20%) і кольорові сплави (мідні, алюмінієві, цинкові і магнієві). Сфера застосування литих деталей безперервно розширюється.
Основними задачами ливарного виробництва є:
- підвищенння продуктивності праці на основі створення і впровадження нового високопродуктивного обладнання, систем машин, комплексній механізації й автоматизації виробничих процесів і системи керування;
- поліпшення якості, надійності і точності виливків з оптимальним наближенням їхніх розмірів до розмірів готових деталей для скорочення обсягу механічної обробки;
- збільшення випуску відливків, виготовлених з високоякісних чавунів, легких і спеціальних сплавів з поліпшеними фізико-механічними властивостями (міцністю, жаростійкістю, зносостійкістю й іншими.);
- подальше удосконалювання організаційної структури ливарного виробництва і поліпшення умов праці.
1 Проектування ливарної технології
1.1 Аналіз
проектуємого відливка і
Основною задачею при проектуванні ливарної технології є вибір методів виробництва, які забезпечують необхідні експлуатаційні якісті литих деталей і високі техніко економічні показники на всіх етапах технологічного процесу. При оцінці того або іншого технологічного процесу варто враховувати не тільки витрати на виробництво відливка але і вартість механічної обробки. Тому необхідно зменшувати припуски на механічну обробку, спрощювати процес формування, використовувати існуюче виробниче та допоміжне обладнання.
Аналізуючи конструкцію деталі „Напівмуфта” визначаємо:
-габаритні розміри, мм:
діаметр
висота
-найменша товщина стінки деталі, мм - 17,5;
-найбільша товщина стінки деталі, мм - 60;
-середня товщина стінки деталі , мм - 38,75;
-гострих кутів немає, радіуси oкруглення - R5, R15, R20, R25;
-вага деталі, кг
-матеріал відливка - Сталь 35ЛI ГОСТ 977-88.
В данній відливці, центральний отвір діаметром 110мм виконуємо стержнем, а також відливка має шість сквозних отвори діаметром 12 мм які виконуються механічною обробкою.
Таблиця 1 – Склад основних елементів сталі 35ЛI ГОСТ 977-88
Марка сталі |
Масова доля елементів, % | ||||
С |
Si |
Mn |
P |
S | |
35ЛI |
0,32-0,4 |
0,2-0,52 |
0,4-0,9 |
0,05 |
0,05 |
Таблиця 2 – Механічні властивості сталі після термічної обробки
Марка сталі |
Границя текучості δm,МПа |
Тимчасовий опір δв,МПа |
Відносне сдовження δ,% |
Відносне звуження Ψ,% |
Ударна в’язкість кДж/м |
35ЛI |
280 |
500 |
15 |
25 |
350 |
Програма випуску відливки складає 24000 шт, маса деталі 245 кг, тому характер виробництва приймаємо великосерійний.
Аналізуючи конструкцію деталі ”Напівмуфти”, вважаємо що даний відливок є технологічним, тобто його можна виконувати литтям.
1.2 Вибір способу
виготовлення відливка та
Ливарні форми для відливка „Напівмуфта” виготовляємо на формувальній автоматичній лінії. Автоматичне формування у порівнянні з
ручним має слідуючи переваги: більшу продуктивність, вищу точність відливка, менші припуски на механічну обробку, механізація трудомістких операцій звільняє формувальників від тяжкої праці.
Виготовляємо відливок у парних опоках по раз'ємній моделі, стан форми перед заливанням по-сухому.
Користуючись правилами розташування відливка у формі відливок „Напівмуфта” розташовуємо в двох напівформах, так що більша частина відливка була розташована в нижній напівформі. [2],c185.
Площину рознімання вибираємо плоску. [2],c185.
Положення відливка у формі та площина рознімання показані на рисунку 1.
1.3 Визначення припусків на механічну обробку, на усадку і формувальних уклонів
Припуски на механічну обробку призначають на усі поверхні, які обробляють. Розміри припусків на механічну обробку залежать від матеріалу відливка, його розмірів, характеру виробництва, способу формування, складності відливка, положення поверхні яку обробляють при формуванні та заливанні.
Припуски на механічну обробку визначають за ГОСТ 26645-85.
Для відливка „Напівмуфта” припуски на механічну обробку складають для :
- верха, мм
-9,0; - низу, боку мм
-6,0.
Усадка сплаву марки сталь 35ЛI ГОСТ 977-88 складає 2%.
На вертикальні поверхні відливка призначають формувальні уклони за ГОСТ 3212-80. Формувальний уклон для вертикальної поверхні 140мм і 60мм відповідно, складає 0о 381.; 1о 131., лінейний розмір складає 1,2 мм; 1,0 мм.
1.4 Визначення кількості стержнів, розмірів знаків, зазорів уклонів
Для виготовлення відливка „Напівмуфта” необхідно виконати однин стержень. Внутрішню порожнечу відливка діаметром 110 мм виконуємо стержнем. Стержень відноситься до четвертого класу, а до четвертого класу
відносяться
стержні простої конфігурації, які
утворюють у відливках
Точність фіксації стержня у формі забезпечується конфігурацією і розмірами його знакових частин, які позначаються за ГОСТом 3606-80 з обліками розміром стержня, способу формування, та його положення у формі.
Визначаємо розміри знаків,зазорів та уклонів стержня
hв,мм=50;
hн,мм=50;
S1 = 0,5;
S2 = 0,6;
S3
= 1,5·0,5=0,75;
α=70;
β =100.
Стержень і стержневий ящик показаний на рисунку 2.
1.5 Вибір матеріалу
і конструкції модельного
Вибір матеріалу для модельного комплекту визначається економічністю витрат на литво і залежить від умов виробництва і числа формувань. На підмодельній плиті розташовуемо 1 модель відливка. Для виготовлення модельного комплекту використовуємо СЧ15 ГОСТ 1412-85.
Число знімань при машинній формовці до 10000 разів.
До складу модельного комплекту входять верхня та нижня під модельні плити з моделями деталі і ливникової системи, стержневий ящик, сушильна плита, шаблони.
Визначаємо розміри моделі, мм:
D= (600+6+6+1.2+1.2)*1.02=626.68;
h1=(60+9)*1.02+50=120.38;
h2=(200+9+6)*1.02+50=269.3;
1.6 Визначення габаритів опок.
При виборі розмірів опок
слід врахувати, що
Розміри опок визначаються габаритними розмірами моделі, розташуванням ливникової системи та необхідної товщиною шару суміші між моделями та стінками опок. [2], с 45
Таблиця 3 - Залежність товщини шару формової суміші на різних ділянках форми від маси відливка
Маса відливка в, кг |
Мінімальна допустима товщина шару, мм | |||
Від верха моделі до верха опоки |
Від низу моделі до низу опоки |
Від моделі до стінки опоки |
Між моделями шлаковловлючем | |
245 |
100 |
120 |
70 |
60 |
Розрахунок додатків за методом Пржибила оснований на визначені обсягу раковини до обсягу живильного вузла (термічного). Обсяг додатку визначаемо за формулою
υдод= υвід , (1)
де υдод – обсяг додатків, дм3;
х – коефіціент не економічності додатка,х=8;
β – коефіціент об’ємної усадки сплаву, β=00,3;
υвід – обяг термічного вузла відливка, дм3.
Визначаємо масу додатків за формулою:
Qдод=υдод * γм, (2)
де Qдод – маса додатків, кг;
m – щільність сплава, γм =7,8 кг/дм3.
Визначаемо масу одного додатка за формулою:
Qдод1= , (3)
де Qдод1 – маса одного додатка, кг;
m – кількість додатків,шт.
Визначаемо обсяг відливка
υвід = , (4)
υвід = =34,55 дм3
Визначаемо осяг додатка
υдод = 34,55=10,91 дм3
Визначаемо масу додатка
Qдод= 10,91*7,8=85,1кг
Визначаємо обсяг одного додатка
Qдод1= =42,55кг
По заводським нормалям вибираємо додаток №5 маса котрого 47кг
D=190мм
H=240мм
h=145мм
Визначаємо габаритні розміри опок: (мм)
L = 70+626.68+60+70=826,68;
B = 70+626.68+70=766,68;
H1 = 100+240=340;
H2 = 269.3+120=389,3.
За ГОСТ 2133-75 вибираємо стандартні опоки з габаритними розмірами у просвіті, мм:900х800х400/400
Вибираємо габаритні розміри опок в плані,мм: 1220х950
Маса опоки,кг: 164
1.7 Проектування і розрахунок ливникової системи
При виборі способу підведення металу до форми і конструкції ливникової системи необхідно враховувати, що метал повинен поступати до форми плавно, без ударів о стінки і стержні з заданою швидкістю піднімання рівня у формі, а також забезпечувати послідовне виведення повітря та газів з форми. Спосіб підведення металу повинен забезпечувати спрямоване затверджування відливка.
Метал у форму підводимо через 2 живильника. Розрахунок ливникової системи виконуємо за способом Озанна-Діттерта. Суть розрахунку зводиться до визначення розмірів перерізу елементів ливникової системи.
Визначаємо сумарну площу перерізу живільників за формулою:
Σ Fж = , (5)
де Σ Fж - це сумарна площіна перерізу живільника, см;
- коефіцієнт витрат металу у ливникової системі, ;
- тривалість заповнення форми металом, с;
- розрахунковий статичний напір,см;
-металоємкість форми, кг.
Визначаємо металоємність форми за формулою Qф,кг:
Qф = n(1.3Q+Qдод) , (6)
де n - кількість відливків у формі, штук;
Q - маса деталі, кг;
Qдод - маса додатка,кг.
Qф = 1*(1,3*245+2*47)=412,5 кг
Визначаємо тривалість заповнення форми за формулою,
, (7)
де - тривалість заповнення форми, с;
S-коефіцієнт,який враховує товщину стінки відливка, S=1.3 [2],с46 ;
d - середня товщина стінки, мм.
= = 32,76 c
Визначаємо розрахунковий статичний натиск за формулою, см:
, (8)
де H- висота стояка від місця підводу металу до форми, см;
P - висота відливка від місця підводу металу, см;
C- висота відливка, см.
Нр = cм
Визначаємо сумарну площу перерізу живільників, см2
см3
Розраховуємо площу перерізу одного живильника за формулою,см2:
(9)
де m – кількість живильників, штук.
Fж = см3
Площу перерізу шлаковловлювача й стояка визначаємо з співвідношення [2],с48
S Fж : Fшл : Fст = 1:1:1; (10)
Розраховуємо площу перерізу шлаковловлювача за формулою,см2:
Fшл=SFж*1*0,5, (11)
Fшл= 9,99*1* 0,5 = 4,99 см2
Розраховуємо розміри перерізу стояка за формулою,см2
Fст=SFж× 1, (12)
Fст =9,99 × 1 = 9,99 см2
Розраховуємо розміри перерізу живильника за формулою: а, b, h, (мм)
, (13)
де а, b – ширина перерізу живильника,
мм.
а=
b=0,8·а, (14)
b = 0,8 × 42 = 33,6мм
h=0,3·а, (15)
де h – висота перерізу живильника, мм.
h = 0,3 × 42=12,6мм
Р
1.8 Розрахунок маси вантажу і вибір способу кріплення опок
Для визначення маси вантажу і вибору способу кріплення напівформ необхідно знати зусилля, які діють на верхню напівформу.
При заливці форми зібраною зі стержнями, на верхню напівформу діє підйомне зусилля металевого напору, яке складається з підйомним зусиллям, що викликає спливання стержня.
Зусилля металевого напору – це вага уявного стовпа розплаву, який разтошований над відливком у верхній напівформі. Зусилля яке викликає спливання стержнів визначають як різницю між вагою розплаву в обсязі, який займає стержень (без знакових частин)і вагою стержня
Вага вантажу визначається як різниця між сумою підйомних зусиль металевого напору і спливання стержнів та власною вагою
верхньої напівформи. Для компенсації динамічної дії розплаву, яка виникає при заповненні форми отримана вага вантажу збільшуеться помноженням її на коефіцієнт запасу який рівняється 1,2 – 1,5[1],c180.
Визначаємо масу вантажу за формулою:
P=K(PM+Pcm)-(Pon+PCM), (
де Р – маса вантажу, кг;
К – коефіцієнт, який враховує динамічний удар при заливці, К=1,3;
PM - вага уявного стовпа розплаву, розташованого над відливком у верхній напівформі, кг;
Pcm - зусилля, яке викликає спливання стержня, кг, Pcm =0;
Pon - вага верхньої опоки,Pon =164кг;
PCM - вага формувальної суміші яка знаходиться у верхній напівформі
Визначаємо вагу розплаву за формулою:
PM= *(D12-D22)*h*γM , (22)
де D1 – діаметр відливка,дм;
D2 - діаметр стержня,дм;
h – висота опоки,дм;
γM - щільність розплаву, γM = 7,8кг/дм3 .
PM = *(6,22-0,982)*4*7,8=912,11кг
Розраховуємо масу формувальної суміші у верхній напівформі за формулою:
PCM= , (23)
де υоп - обсяг верхньої опоки, дм3;
- обсяг додатка, дм3 ;
γсм- щільність формувальної суміші, γсм=1,6 кг/дм3 ,[1],ст173.
Розраховуємо обсяг додатка:
, (24)
де - маса додатка,кг;
дм3
PCM = (9*8*4-2*6,02)*1,6=441,5 кг
Р=1,3*(912,11+0)-(164+441,5)=+
У зв’язку з тим що тиск металевого напору на верхню напівформу більше ваги самої напівформи необхідно встановити вантаж 400кг
2 Технологычний процесс виготовлення відливка
2.1 Вибір формувальних і стержневих сумішей
Для виготовлення ливарних форм використовуємо лицювальні та наповнюючі суміші. Формувальні суміші, які застосовують при виробництві стальних відливків повинні мати високу міцність і термічну здатність, тому що температура заливання сталі значно вище температури заливання інших сплавів, такі властивості досягаються використанням кварцових пісків марок 1К і 2К, та спеціальних домішок