Проектирование заготовок,

Работа №1

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК,

ПОЛУЧАЕМЫХ ОТЛИВКОЙ В ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ

Цель работы – приобретение практических навыков проектирования заготовок, получаемых методом литья в песчаные формы

Задание к лабораторной работе № 1

Необходимо спроектировать литую заготовку для детали, представленной на рис. 1.1. Материал детали – чугун ВЧ45, масса – 10,1 кг, годовая программа выпуска – 500 шт.

Рис. 1.1. Чертеж детали

Для изготовления отливки выбираем литье в песчаные формы с деревянным модельным комплектом. Ось отливки при формовке располагаем горизонтально с тем, чтобы уменьшить высоту формы.

Классификация стальных и чугунных отливок по технологической сложности производится с учетом массы и толщины стенок. Для характеристики сложности чугунных отливок служит коэффициент габаритного объема

К_v = АБВ/ G _отл,

где А, Б, В – габаритные размеры отливки, дм; G _отл – черновая масса отливки, кг.

Группа технологической сложности в этом случае может быть определена по табл. 1.1.

При этом К_v = 2∙2∙2/ 12=0,66

Таблица 1.1. Классификация чугунных отливок по технологической сложности

В соответствии с табл. 1.1 для проектируемой отливки простой конфигурации определяем группу сложности – 3.

Класс точности устанавливается конструктором в зависимости от назначения детали, типа металла (сплава), способа литья, типа производства и других условий (табл. 1.2). При этом меньшие значения классов точности назначают на простые отливки в условиях массового автоматизированного производства; большие – на сложные, мелкосерийно и единично изготовляемые отливки.

Таблица 1.2. Рекомендуемые классы точности размеров и масс и ряды припусков на механическую обработку отливок для различных способов литья

В соответствии с табл. 1.2 для проектируемой отливки в песчаную форму из высокопрочного чугуна назначаем класс точности – 9 ряд припусков – 4.

Минимальная толщина стенок назначается так, чтобы обеспечить необходимую расчетную прочность и удовлетворить требованиям технологии выбранного способа литья. Наименьшую толщину стенок определяют в зависимости от приведенного габарита заготовки:

N = (2 l + b+ h)/3, м (1.1)

где l, b, h – соответственно длина, ширина и высота заготовки, м.

Для отливок, получаемых литьем в песчаные формы, минимальную толщину стенок определяют по графикам (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Графики для определения толщины стенок s отливок, полученных

в песчаных формах:

а – из углеродистых сталей (1) и чугуна (2); б – из медных безоловянных (1) и

оловянных (2) сплавов; в – из алюминиевых сплавов

Если приведенный габарит N окажется больше 8, толщину стенок принимают для стальных и чугунных отливок соответственно не менее 40 и 30 мм. При N не более 0,1 минимальную толщину стенок принимают: для алюминиевых сплавов – до 2 мм, для медных оловянных сплавов – 2,5, для безоловянных сплавов – 4 мм.

По формуле (1.1) определяем приведенный габаритный размер заготовки N = (2 l + b+ h)/3=(2·0,215+0,215+0,215)/3 =0,287 м, а затем по графику (см. рис. 1.2, а) – минимальную толщину стенки: 5 мм. Следовательно, все стенки заготовки могут быть изготовлены литьем.

Минимальный диаметр отверстий, выполняемых литьем, выбирают так, чтобы избежать сильного перегрева и пригара стержня к стенкам отверстия. Возможность спекания стержневой смеси и пригара определяется массой окружающего металла, поэтому минимальный размер литых отверстий зависит от толщины стенки (т. е. длины стержня) и может быть определен по формуле:

d _min= d ₀ + 0,1 S +5, (1.2)

где d ₀ – исходный диаметр; S – толщина стенки.

Исходный диаметр d ₀ на практике выбирается в зависимости от материала отливки: для медных сплавов – 5 мм, для чугунов и алюминиевых сплавов – 7, для сталей – 10 мм. Если указанный в чертеже размер отверстия меньше полученного расчетом d _min отверстие литьем не изготавливают.

На тех участках отливки, где отверстия, впадины, полости и тому подобное получить способами литья трудно или невозможно,назначают напуски.

Минимальный диаметр отверстия определяем по формуле (1.2).

Для центрального отверстия Ø45 мм получено d _min = 7 +0,1·195+5 =31,5 мм, для отверстий во фланце Ø12 мм – d _min = 7 + 0,1·12+5 =13,2 мм. Следовательно, центральное отверстие Ø45 мм может быть изготовлено литьем, а отверстия во фланце Ø12 мм литьем изготовить невозможно. В данном случае на отверстия Ø 12 мм назначаем напуск.

Допуски на линейные размеры отливок назначаются по ГОСТ 26645-85 (табл. 1.3) в зависимости от класса точности и номинального размера.

Таблица 1.3. Допуски линейных размеров отливок

Допуски размеров элементов отливки, образованных одной частью формы или одним стержнем, устанавливают на 1–2 класса точнее, а элементов, образованных тремя и более частями формы или несколькими стержнями, – на 1–2 класса грубее.

Определяем допуски на размеры для 9 класса точности по табл. 2.7: Ø 215 – 2,8 мм, l = 215±0,3 – 2,8 мм, Ø 165 – 2,8 мм, Ø 135 – 2,4 мм, Ø 75 – 2,2 мм, Ø 45 – 2,0 мм, l = 20 – 1,6 мм, l = 12 – 1,4 мм.

Припуски на механическую обработку отливки (на сторону) различают основные и дополнительные.

Основные припуски (табл. 1.4) выбираются в зависимости от допусков на соответствующий размер отливки и ряда припусков (см. табл. 1.2). Под номинальным размером при установлении припусков следует понимать номинальное расстояние между обработанной поверхностью и базой ее механической обработки, а при обработке поверхностей вращения – их номинальный диаметр.

Из двух значений припуска, указанных в табл. 1.4, для каждого интервала допусков, меньшее устанавливается при более грубых квалитетах точности обрабатываемых поверхностей, большее – при более точных квалитетах.

Таблица 1.4. Основные припуски на механическую обработку отливок (на сторону)

При повышенных требованиях к точности обрабатываемых поверхностей допускается увеличение основного припуска до ближайшего значения из того же ряда.

Полученные значения основных припусков относятся к поверхностям отливки, находящимся при заливке сбоку или снизу. На верхние при заливке поверхности допускается увеличение припуска до значения, соответствующего следующему ряду припусков.

Дополнительный припуск на механическую обработку предназначен для компенсации отклонений расположения элементов отливки: коробления, смещения по плоскости разъема и т. п. Общий припуск на механическую обработку определяется как сумма основного и дополнительного припусков.

По табл. 1.2 выбираем ряд припусков для проектируемой отливки – 4.

С учетом полученных допусков, выбранного ряда припусков и требуемой точности размеров обрабатываемых поверхностей выбираем по табл. 1.4 припуски на механическую обработку:

Ø 215 – 5,0 мм, l = 215±0,3 – 5,0 мм, Ø 165 – 5,0 мм, Ø 135 – 4,6 мм, Ø 75 – 4,6 мм, Ø 45 – 4,2 мм, l = 20 – 3,8 мм, l = 12 – 3,8 мм.

Формовочные уклоны назначаются на вертикальных стенках отливки с целью облегчения удаления модели из формы и стержня из стержневого ящика. Уклоны устанавливаются по ГОСТ 3212–80 в зависимости от размеров углублений, высоты формообразующей поверхности, способа литья и вида модельного комплекта (табл. 1.5). На обрабатываемых поверхностях уклон устанавливается сверх припуска на механическую обработку (рис. 1.3, а), на необрабатываемых и несопрягаемых поверхностях – путем одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки (рис. 1.3, в), на необрабатываемых, но сопрягаемых поверхностях – путем уменьшения или увеличения размеров (рис. 1.3, б, г). Формовочные уклоны могут искажать форму необрабатываемых поверхностей (рис. 1.4), поэтому на чертеже литой заготовки целесообразно их показывать. Образование уступов не следует допускать.

Таблица 1.5. Формовочные уклоны модельного комплекта

Рис. 1.3. Формовочные уклоны

Для песчано-глинистых смесей и деревянного модельного комплекта при d>h в соответствии с полученной высотой уступов для торцевой поверхности фланца (h_н = 20 мм) и правой торцевой поверхности детали (h_н = 15 мм) по табл. 1.5 для выбираем формовочные уклоны: на торцевые поверхности фланца – 3º03', на правую торцевую поверхность детали – 3º49'.

Радиусы закруглений в сопряжениях в зависимости от материала отливки, толщины сопрягаемых стенок и угла, образованного между ними, выбираются по графикам (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Графики определения радиусов закруглений R по средней толщине стенки

(S+S₁)/2 при сопряжении элементов отливок:

а – из стали и медных сплавов; б – из чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов

По графикам рис. 1.5 выбираем радиусы закруглений.

С учетом требований чертежа детали в данном случае для чугуна при (S+S₁)/2 = (30+15)/2 = 22,5 мм или (S+S₁)/2 = (30+45)/2 = 37,5 мм и α = 90º можно для всех сопряжений установить радиус закругления – 5 мм.

Правила выбора баз

База – это поверхность (сочетание поверхностей), ось, точка, принадлежащие заготовке и используемые для базирования, т. е. придания ей требуемого положения относительно выбранной системы координат. Различают базы черновой и чистовой механической обработки.

Черновыми базами обычно служат необрабатываемые поверхности или их оси. От этих баз проставляются размеры до остальных необрабатываемых или базовых обрабатываемых поверхностей;

Желательно, чтобы оба вида баз совпадали, т. е. были в одной плоскости, являлись общей осью поверхности и т. п. Если это невозможно, делают специальные технологические приливы, поверхности которых принимают за базы./Если черновые и чистовые базы механической обработки различны, то они связываются между собой размерами, при этом расстояние между ними должно быть минимальным.

В деталях простой конфигурации базами могут быть различные опорные поверхности, плоскости разъема, для более сложных – оси цилиндрических поверхностей.

При выборе баз черновой обработки необходимо учитывать следующие рекомендации.

1. Размеры черновой базы должны быть по возможности минимальны. В этом случае ее коробление и допускаемые отклонения на базовый размер будут также минимальны.

2. Точность сборки литейной формы не должна влиять на точность положения черновой базы.

3. Черновые базовые поверхности не должны пересекаться линией разъема полуформ (должны располагаться в одной полуформе), чтобы избежать их искажения при перекосах и смещениях полуформ.

4. По каждой из трех осей координат следует назначать только одну базу.

5. Предусмотреть, чтобы каждая база использовалась для выполнения максимального числа операций механической обработки. В этом случае обеспечивается наибольшая точность изготовления изделия.

Общей базой черновой и чистовой механической обработки служит ось заготовки. За вторую чистовую базу выбран торец поверхности Ø 135 мм, который обеспечивает надежную фиксацию заготовки в осевом направлении при механической обработке. В качестве еще одной базы чистовой обработки выбран левый торец заготовки, который обрабатывается при базировании на черновые базы.

Оформление чертежа (эскиза) литой заготовки

Чертеж (эскиз) литой заготовки выполняется в соответствии с правилами ЕСКД. Чертеж отливки должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки отливки. Исходным документом является чертеж готовой детали. В единичном производстве чертеж отливки делают на копии чертежа детали, при этом элементы отливки выполняются красным цветом. Вначале на чертеже детали указываются напуски. Затем на все обрабатываемые поверхности назначают припуски, определенные в соответствии с приведенными выше правилами. После определения положения отливки в форме и линии разъема формы устанавливают литейные уклоны и назначают радиусы скруглений. С учетом возможных формы, размеров и положения стержней определяются конфигурация и размеры внутренних поверхностей (отверстий).

В серийном и массовом производствах на литую заготовку выполняют самостоятельный чертеж, на котором тонкими сплошными линиями указывают контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстий, впадин и выточек, не выполняемых литьем.

По полученным данным определяем номинальные размеры отливки: Ø 215 =215+5+5 = 225 мм, l = 215±0,3 – 215+5+5 = 225 мм, Ø 165 – 165+5+5 = 175 мм, Ø 135 – 135+4,6+4,6 = 144,2 мм, Ø 75 – 75+4,6+4,6 = 84,2 мм, Ø 45 – 45–4,2– 4,2= 36,6 мм, l = 20 – 20+3,8 = 23,8 мм, l = 12 – 12+3,8+3,8 = 17,6 мм.

Оформляем чертеж (эскиз) литой заготовки (рис. 1.6).

В п. 5 ТУ чертежа приведено условное обозначение точности отливки: 9 – класс точности размеров и массы, 5 – степень коробления, 4 – ряд припуска на механическую обработку.

Расчетная масса литой заготовки – 13,8 кг.

Рис. 1.6. Чертеж (эскиз) литой заготовки детали

Дата добавления: 2015-09-28