Разработка технологического процесса. ПРЕДИСЛОВИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Литейное производство является основной заготовительной базой современного машиностроения. Литьём изготовляют ответственные детали в станкостроении (станины металлообрабатывающих агрегатов и станков, рамы и валки прокатных станов и др.), подвижного состава железных дорог (автосцепное устройство, боковина тележки и др.), двигателей внутреннего сгорания (блоки цилиндров, поршни и др.), теплоэнергетики (лопасти газовых турбин, детали парокотельной арматуры и др.), космической техники (детали двигателей космических ракет и др.) и т. п.

Основными задачами литейного производства являются:

1. Получение отливки, конфигурация которой максимально приближена к конфигурации готовой детали.

2. Ограничение механической обработки отливки только отделочными методами (чистовое точение и фрезерование, шлифование, полирование и т.д.).

Отливки получают в литейной форме различными способами литья (литье в разовые песчано-глинистые формы, кокильное литье, литье по выплавляемым и выжигаемым моделям, центробежное литье, литье под давлением, литье в оболочку и.т.д.).

Изготовление отливки начинается с разработки технологического процесса. При этом ставится задача изготовить отливки с наименьшими затратами средств, времени и труда. Это во многом зависит от технологии изготовления отливок, их качества, величины припусков на механическую обработку, размерной точности.

На чертёж детали технолог литейного цеха наносит базовые элементы литейной технологии и технические требования к изготовлению формы и отливки. На основании разработанной технологии осуществляют технологическую подготовку производства: проектируют и изготовляют технологическую оснастку (модельные комплекты, стержневые ящики, опоки и т.д.), подбирают технологическое формовочное и стержневое оборудование, разрабатывают технологию получения сплава и т.д. Уровень качества полученной отливки полностью определяет трудоёмкость её дальнейшей механической обработки, а в конечном итоге, и себестоимость изделия в целом.

При выполнении данной контрольной работы студент обязан понять сущность процесса получения отливки, усвоить основные термины и определения, используемые в литейном производстве, получить практические навыки разработки технологического процесса изготовления отливки по чертежу детали согласно правилам графического выполнения элементов литейных форм и отливок в соответствии с ГОСТ 3.1125-88 [1].

Прежде чем приступить к практическому выполнению предусмотренного контрольной работой задания, студент должен изучить данные методические указания.

1. Основные понятия и определения

Литейной технологии

Отливка ― заготовка, полученная методом заливки жидкого металла в литейную форму.

Процессы изготовления отливок в металлических формах называют литьём в кокиль или в постоянные формы, в которых можно получить от нескольких десятков до несколько тысяч отливок.

Получение отливок в формах, изготовленных из формовочных и стержневых смесей, ― литьём в песчано-глинистые формы или литьем в разовые формы. После кристаллизации металла такие формы разрушаются с последующим извлечением отливки.

Литейная форма ― устройство (система элементов), изготовленное из металла (кокиль) или из формовочных и стержневых смесей (земляная форма), имеющее рабочую полость, конфигурация внутренней поверхности которой соответствует конфигурации наружной поверхности отливки. Необходимым элементом литейной формы является литниковая система.

литниковая система – это система горизонтальных и вертикальных каналов, по которым жидкий металл при заливке из ковша течёт в полость литейной формы. К литниковой системе относятся также и резервуары для металла (прибыли и выпоры), питающие кристаллизующуюся отливку.

Прибыли – система дополнительных резервуаров (полостей) в литейной форме, связанных с полостью литейной формы. при заливке формы в прибылях создается дополнительный запас расплава для компенсации объемной усадки металла при его кристаллизации в литейной полости. В процессе поступления металла из прибыли в полость формы предотвращается возникновение в отливке усадочных раковин, рыхлот и пористости, которые являются браком, т.е. прибыли обеспечивают получение максимально плотной структуры металла отливки.

выпор – вертикальный конусовидный канал, соединяющий полость литейной формы с атмосферой. Кроме дополнительного питания отливки расплавом, выполняет функцию вывода воздуха из полости литейной формы при ее заполнении жидким металлом.

Песчано-глинистые формы изготовляют с использованием моделей.

Модель ― приспособление, изготовленное из металла, дерева или пластмассы, имеющее конфигурацию отливки и отличающаяся от неё наличием знаковых частей для установки стержневых элементов литейной формы и размерами, увеличенными на величину литейной усадки и припусков на механическую обработку (рис.1,а). Дополнительно на модель устанавливают модели прибылей. Модель крепится к подмодельной плите, а вместе они образуют модельный комплект. На подмодельную плиту монтируют модели элементов литниковой системы.

Для получения отверстий и полостей сложной конфигурации в отливках применяют стержни.

Стержень ― часть литейной формы, изготовляемая из металла или стержневой смеси отдельно от нее, которая в дальнейшем устанавливается внутрь литейной формы. Стержень предназначен для получения сквозных и глухих отверстий, внутренних и наружных полостей сложной конфигурации в отливке и имеет части, непосредственно не соприкасающиеся с жидким металлом. Эти части стержня, служащие для установки и фиксации его в полости литейной формы, называют знаковыми частями. Стержни изготовляют в разъёмных или вытряхных стержневых ящиках пескодувным или пескострельным методом (рис.1,б).

Формовочные смеси ― сыпучие материалы, состоящие из огнеупорного наполнителя (кварцевого песка), связующего (огнеупорной глины, бентонита) и воды. Различают формовочные смеси: облицовочные, наполнительные и единые. Наполнительные и единые смеси отличаются от облицовочных наличием в них отработанной смеси.

Рис.1. Деревянная модель отливки из двух половинок (а) и деревянный стержневой ящик (б). 1 – модель знаковых частей стержня

Стержневые смеси ― сыпучие материалы, состоящие из огнеупорного наполнителя (кварцевого песка), связующего (жидкого стекла, синтетических смол и т. п.) и специальных добавок, отличающиеся от формовочных смесей большей огнеупорностью, податливостью и газопроницаемостью.

Для повышения твёрдости и прочности формовочной смеси её уплотняют на модели. Смесь уплотняют машинной формовкой методом встряхивания или прессования. Для облегчения извлечения из формы после уплотнения формовочной смеси модели имеют формовочные уклоны на поверхностях, расположенных вертикально [2].

Формы изготовляют с использованием опок и без опок. В последнем случае процесс называют безопочной формовкой. Как правило, литейная опочная форма предусматривает наличие двух опок – верхней и нижней.

Опока ― литая или сварная металлическая рамка, служащая для удержания уплотненной формовочной смеси при изготовлении формы и её транспортировке. В конструкции опок предусмотрены центрирующие и направляющие втулки для точной сборки формы и фиксации полуформ в момент заливки.

Изготовления отливок

Разработка чертежа отливки

По чертежу детали с элементами литейной формы выполняют чертёж отливки. Сначала тонкими линиями делают чертёж детали без указания её размеров и шероховатости поверхности. Затем тонкими линиями наносят припуски на механическую обработку и уклоны на вертикальных поверхностях.

Рис.2. Пример оформления чертежа с элементами литейной технологии

Рис. 3. Модель отливки «Втулка» в сборе с моделью литниковой системы:

1-выпор, 2-модель отливки (модель верха и низа в сборе), 3-питатель,

4-шлакоуловитель, 5-дроссель, 6-литниковая воронка, 7-стояк,

8-расширитель стояка, 9-зумпф

Рис.4. Чертеж отливки «Втулка»

Основной линией вычерчивают контур отливки в разрезе и тонкими линиями под углом 45^о наносят штриховку. С учётом припусков на механическую обработку и уклонов определяют размеры отливки и проставляют их на чертеже. Пример выполнения чертежа отливки показан на рис. 4.

Заключение

Разрабатывая технологический процесс изготовления отливки по чертежу детали, студент должен продумать и предложить оптимальный вариант её получения. Разработанная технология должна обеспечить получение качественной отливки без дефектов типа газовых, песчаных и усадочных раковин, с минимальными припусками на механическую обработку. Качество отливок, трудозатраты на их обработку зависят от положения отливки в форме, места подвода металла, способа удаления воздуха и газов из полости формы.

В данных методических указаниях показан только один вариант технологии изготовления отливки детали «Втулка» как наиболее оптимальный, но возможен и вариант с горизонтальным расположением отливки в форме. Для отливок типа «Ступица» или «Гильза» горизонтальное расположение в форме единственно приемлемое. При другом варианте увеличивается количество стержней, что повышает трудоемкость изготовления отливки. Из всех возможных вариантов студент выбирает наилучший и обосновывает свой выбор.

При проектировании студент должен помнить не только о снижении трудоёмкости изготовления детали из отливки технологией резания, но и о повышении коэффициента использования металла заготовки. В этом случае наиболее оптимальным решением является решение, когда конфигурация отливки и её размеры максимально приближены к конфигурации и размерам детали. Таким образом, разработка технологии изготовления отливки ― это не инженерная рутина, а творческий процесс, приближающийся к настоящему искусству.

Список рекомендуемой литературы

1. ГОСТ 3.1125-88. ЕСТД. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.

2. ГОСТ 3212-92. Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров.

3. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов о сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.

4. ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения.

5. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский [и др.]. ― М.: Машиностроение, 20051992. ― 592 с.

Технологические процессы машиностроительного производства. Технология конструкционных материалов. Разработка технологического процесса изготовления отливки: методические указания к выполнению контрольной работы №1 для студентов заочной формы обучения специальностей 120100 - «Технология машиностроения»; 120300 - «Машины и технология литейного производства» и контрольной работы №2 для студентов специальности 101200 -«Двигатели внутреннего сгорания»