Разработка технологического процесса изготовления отливки в песчаной форме

 

4. Модельная оснастка.

Для изготовления отливки  необходим деревянный модельный  комплект: модель, центральный стержень для формирования отверстия трубопровода, две вставки-стержня для формирования верхней и нижней технологических полостей и модельный ящик.

 

5. Назначение припусков на механическую обработку и усадку.

Отливка данной детали относится  к III классу точности, так как выполняется в мелкосерийном производстве с использованием ручной формовки и деревянного модельного комплекта. Припуски на механическую обработку для III класса регламентируются для стального фасонного литья ГОСТ 2009-55 и назначаются в зависимости от материала отливки (сталь), наибольшего габаритного размера (1220 мм) и расположения обрабатываемой поверхности отливки в форме относительно разъёма (верх, низ, бок) (см. табл. 2). На все размеры отливки назначаются припуски на линейную усадку сплава (для стали 20Л – 2,2%).

 

Припуски на механическую обработку и на усадку отливок

Таблица 6

Размеры детали, мм	Припуск на мех. обработку, мм	Размер отливки, мм	Припуск на усадку, мм	Размеры, мм
				Модели	Стержня
Внешние размеры:
1220 1194 Ø650 Ø820 Ø975 Ø600 180 345	10+8 8+8 10+8 - - 8+8 - -	1238 1210 Ø668 Ø820 Ø975 Ø618 180 345	24,8 24,2 13,4 16,4 19,5 12,3 3,6 6,9	1262,8 1234,2 Ø681,4 Ø836,4 Ø994,5 Ø628,3 183,6 351,9	1234,2         183,6 351,9
Внутренние размеры:
Ø500 Ø730 Ø730	7+7 10+10 -	Ø486 Ø710 Ø730	9,7 14,2 14,6	Ø476,3 Ø695,8 Ø715,4	Ø476,3 Ø695,8 Ø715,4

 

6. Назначение формовочных уклонов.

Значения формовочных  уклонов на наружных поверхностях модели регламентируются ГОСТ 3212-57. Ввиду достаточно больших линейных и диаметральных размеров отливки и цилиндрической формы частей формовочные уклоны не назначаются.

7. Определение формы и размеров стержневых знаков.

Для установки стержня  и его ориентировки при сборке необходимы стержневые знаки, которые формируют необходимые полости в форме. Размеры стержневых знаков регламентируются ГОСТ 3606-57 (см. табл. 3).

 

Размеры стержневых знаков

Таблица 7

Длина стержня, мм	Диаметр, мм	Расположение  относительно разъёма	Длина стержневого знака, мм		Уклон
			Нижний	Верхний	Нижний	Верхний
1234,2 183,6 351,9	Ø476,3 Ø715,4 Ø695,8	В Г Г	130 140 140	80 140 140	-	-

 

8. Выбор формовочной и стержневых смесей, изготовление стержней.

Для приготовления формы  используется облицовочная и наполнительная смеси, основными формовочными материалами которых являются кварцевый песок и каолиновая глина. Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливки необходимо использовать припылы (противопригарные материалы) – смесь оксида магния и огнеупорной глины.

В качестве стержневой смеси  необходимо использовать песчано-глинистую смесь с отвердением стержней тепловой сушкой в нагреваемой оснастке при температуре 175–325 °С. Для более высокой газопроницаемости в стержне необходимо сделать вентиляционные каналы. Также предусматривается при изготовлении стержней использовать арматурные каркасы из стальной проволоки для достижения большой прочности.

 

9. Расчёт литниковой системы.

Литниковой системой называется совокупность каналов в  литейной форме, подводящих расплавленный металл, улавливающих шлак и неметаллические включения, а также питающих отливку в процессе её кристаллизации. Элементами такой системы являются:

1. воронка (чаша), служащая для приёма расплавленного металла;
2. фильтрованная сетка, предназначенная для удержания шлака;
3. стояк, представляющий собой вертикальный канал в форме;
4. шлакоуловитель, представляющий собой горизонтальный канал трапецевидной формы и служащий для улавливания шлака и различных включений, а также для распределения жидкого металла в литейной форме;
5. питатель, представляющий собой горизонтальный канал, непосредственно подводящий металл в полость.

Воронка, стояк и шлакоуловитель располагаются в верхней опоке (выше разъёма), а питатель – в  нижней. Для питания отливки расплавленным  металлом при её кристаллизации служат прибыли, представляющие собой массивные объёмы (каналы, полости). Литник (затвердевшая после отливки литниковая система) и прибыль являются отходом литейного производства.

Методика расчёта  литниковой системы.

Площадь питателя определяется по зависимости:

см²,

где r – плотность металла (сталь), r = 9,85×10³ кг/м³;

t – время заливки, t = 9 с;

m – коэффициент истечения, m = 0,5;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

H – средний напор (высота), H = 1,2 м;

Q – масса отливки и прибыли, Q  = 1800 кг.

Площади поперечных сечений  питателя F_ПИТ, шлакоуловителя F_ШЛ и стояка F_СТ выбираются из соотношений для стального литья

F_ПИТ:F_ШЛ:F_СТ = 1:1,3:1,6 = 84,1:109,4:134,6.

10. Сборка и заливка литейной формы.

Опоки после извлечения из них модели и установки стержней, совмещаются по направляющим штырям. Во избежание подъёма и смещения верхней опоки относительно нижней их скрепляют болтами. Заливка формы производится из разливочного ковша. После охлаждения форма разрушается, отливка очищается от пригоревшей формовочной смеси, отламывается или отпиливается литник, разрушается стержень. После дополнительной очистки и необходимого контроля отливка поступает на термическую и механическую обработку.

4. Технологический процесс механической обработки

Технологический процесс  механической обработки детали должен обеспечить:

• Точность геометрических параметров поверхностей;
• Качество поверхности;
• Шероховатость, структуру, твёрдость.

 

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно малыми шагами. Шероховатость является характеристикой качества поверхностного слоя заготовки. Она оценивается несколькими параметрами, в частности критерием R_а.

R_а – среднее арифметическое отклонение профиля (среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля) в пределах определенной базовой длины обработанной поверхности.

Значение параметра R_а для разных технологических методов обработки лежат в пределах, мкм:

• для предварительной черновой обработки – 100…22,5 ;
• для чистовой обработки – 6,3…0,4 ;
• для отделочной и доводочной обработки – 0,2…0,012.

 

Обработка металлов резанием – процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для  получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаимного расположения и шероховатости поверхностей детали. Чтобы срезать с заготовки слой металла, необходимо режущему инструменту и заготовке сообщать относительные движения. Инструмент и заготовку устанавливают на рабочих органах станков, обеспечивающих движение.

 

Основной задачей механической обработки является обработка уплотнительных поверхностей корпуса задвижки. Задвижки с условным проходом Dy = 500 мм обрабатывается на токарно-карусельном станке 1540, технические характеристики которого указаны в табл. 4.

 

Технические характеристики токарно-карусельного-станка 1540

Таблица 8

Отверстия Ø 32 мм (24 шт.) для фланцевого соединения, а также технологические отверстия по шибер, необходимо выполнять сверлением. Сверление в данном случае целесообразно выполнять на сверлильных станках, где сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка при этом неподвижна.

5. Список литературы

 

1. Материаловедение. Методические указания к курсовому проекту / Сост. Бойцов Ю.П., Иванов С.Л. СПГГИ (ТУ) – СПб, 2000.
2. ТУ 374137-002-05785572-97 Задвижки шиберные. Изготовление и поставка.
3. Технология конструкционных материалов. Конспект лекций / Сост. Третьякова Н.В.

ИГЭУ – Иваново, 2004.

4. Марочник сталей и сплавов «Машиностроение». В.Г.Сорокин, А.В. Волосникоава. – М, 1989.
5. Лебяжьев Г.Г., Стародубов В.С. Металлорежущие станки. «Недра» – М., 1989.
6. Заготовительное производство. Методические указания к лабораторным работам / Сост. Бойцов Ю.П. ,Болобов В.И. СПГГИ – СПб, 2006.