В. А. Изотов, А. А. Шатульский

КОКИЛЬ

(Гравитационное литье в металлические формы)

Методическое пособие

Рыбинск – 2011

Оглавление

В. А. Изотов, А. А. Шатульский 1

КОКИЛЬ 1

(Гравитационное литье в металлические формы) 1

Методическое пособие 1

1

Рыбинск – 2011 1

Оглавление 2

2. Плоскость разъёма кокиля 8

3. Положение отливки в кокиле 8

4. Выбор припусков на механическую обработку 9

4.1. Методика выбора припусков на механическую обработку 9

4.2. Выбор припусков на механическую обработку для отливки «крышка верхняя» 11

4.3. Выбор припусков на механическую обработку отливки «стакан» 12

5. Стержни, применяемые при литье в кокиль 13

5.1. Виды стержней 14

5.2. Фиксация стержней в кокиле 15

6. Методики расчёта литниковой системы 18

6.1. Верхняя литниковая система 18

6.2. Пример расчёта верхней системы 20

6.3. Сифонная литниковая система 22

6.4. Пример расчёта сифонной литниковой системы 27

6.5. Вертикально-щелевая литниковая система 30

6.6. Пример расчёта вертикально-щелевой литниковой системы 34

6.7. Расчет размеров прибыли 36

6.8. Пример расчёта размеров прибыли отливки «Крышка верхняя» 37

6.9. Пример расчёта размеров прибыли отливки «Стакан» 37

7. Расчёт толщины стенки кокиля 38

7.1. Методика расчёта толщины стенки кокиля 38

7.2. Пример расчёта толщины стенки кокиля для отливки «Крышка верхняя» 39

7.3. Пример расчёта толщины стенки кокиля для отливки «Стакан» 40

8. Расчёт времени затвердевания отливки 40

8.1. Методика расчёта времени затвердевания отливки 40

8.2. Пример расчёта времени затвердевания для отливки «Крышка верхняя» 42

8.3. Пример расчёта времени затвердевания для отливки «Стакан» 42

9. Определение усилия подрыва стержня 43

10. Определение усилия извлечения 45

10.1 Методика определения усилия извлечения стержня 45

10.2. Пример расчёта усилия извлечения стержня из отливки «стакан» 46

11. Выбор кокильной машины 47

12. Центрирование и фиксация частей кокиля при его закрывании 50

13. Вентиляционная система кокиля 51

14. Удаление стержней 54

15. Удаление отливок 61

16. Примеры разработки трехмерных моделей и сборочных чертежей кокилей для различных отливок 72

16.1. Кокиль для отливки «Крышка верхняя» 72

16.2. Кокиль для отливки «Стакан» 81

Список использованных источников 89

Введение

Один из наиболее эффективных путей снижения себестоимости продукции и уменьшения сроков раз­работки изделия – автоматизация деятельности пред­приятия на основе современных CAD/CAM/CAE-систем, реализующих концепцию комплексной автома­тизации производства. Но и локальная автоматиза­ция отдельных этапов техпроцесса может также существенно сэкономить материальные и временные затраты. Современное проектирование литейной тех­нологии с помощью CAD-систем включает в себя построение трехмерных (3D) геометрических моде­лей детали, отливки с литниковой системой (ЛС), а также литейной оснастки и изготовление по ним чертежной документации.

CAD-системы – это чаще всего универсальные конструкторские пакеты, не являющиеся специфическими литейными системами. CAD-системы высшего уровня (ProEngineer, Unigraphics, EUCLID3, CATIA и некоторые другие) предоставляют широкие возможности твердотельно­го и поверхностного моделирования, но они слиш­ком дороги. Из более доступных систем среднего уровня стоит отметить SolidWorks, который прост в освоении, предоставляет мощные средства 3D моде­лирования и имеет ряд приложений, а также Solid Edge, IronCAD, CadKey, Mechanical Desktop, Think3, Vellum Solid.

Как уже было сказано выше, эти пакеты не являются литейными и это вызывает некоторые трудности при проектировании. Например, в случае проектирования литейной оснастки у разработчика могут возникнуть вопросы: с чего начать, что является основой для построения определенных элементов оснастки, за счет каких операций возможно произвести это построение. Пособия для пользователей этих пакетов ответов на такие вопросы по понятным причинам не содержат.

Целью данного методического пособия является формулирование и демонстрация на примере основных принципов построения трехмерных моделей кокилей.

Данная пособие содержит методику построения кокилей с использованием системы «KОМПАС – 3D», но принципиальная логическая схема построения применима к широкому спектру конструкторских пакетов. Кроме того, при разработке методики кокили строились в соответствии со всеми необходимыми стандартами. Особенностью предложенной методики является наличие перечня рекомендуемых операций для построения определенных моделей, которые зависят только от используемого конструкторского пакета.

Необходимость такой методики обусловлена тем, что при разработке литейной оснастки конструктор, как правило, пользуется только своим опытом и интуицией. Разработанная методика представляет собой свод рекомендаций по разработке и проектированию кокилей в «KОМПАС – 3D», включающих ссылки на соответствующие стандарты и трехмерное их воплощение.

1. Требования, предъявляемые к отливкам

Приступая к разработке конструкции кокиля и технологии литья, прежде всего следует выяснить, отвечает ли конструкция отливаемой детали условиям литья в кокиль. При этом устанавливается возможность изменения конструкции детали с целью улучшения ее технологичности.

Отливки, изготовляемые в кокиле, должны отвечать следующим требованиям [1]:

1) отливки должны легко удаляться из формы при минимальном количестве ее прямолинейных разъемов;

2) во избежание брака по трещинам отливки не должны иметь резких переходов от толстой стенки к тонкой, большого количества выступающих частей, углублений и острых внутренних углов;

3) толщина стенки отливки должна быть достаточной, чтобы форма целиком заполнялась расплавленным металлом при определённом технологическом режиме; минимальная толщина стенок небольших отливок должна быть не менее 2 мм, а крупных отливок – не менее 6 - 15 мм;

4) уклон стенки определяется по табл. 1.1 и 1.2. В рекомендательной таблице приведены данные по назначению классов литейных уклонов [2]. При этом классы литейных уклонов назначаются по следующим входным параметрам: технологический процесс, вид поверхности (наружная, внутренняя), материал моделей, заливаемый сплав при литье в металлические формы. Радиусы закругления внутренних углов отливок должны быть в два-три раза больше, чем при литье в песчаную форму;

Таблица 1.1

Рекомендуемые данные при выборе классов литейных уклонов

Технологический процесс	Литейные формы, формы для моделей, материал оснастки, модели и стержневые ящики для их изготовления	Класс литейного уклона для поверхности
		Наружной	Внутренней
Литьё в кокиль алюминиевый сплав	Металл	10	12

Таблица 1.2

Литейные уклоны

Высота формообразующей поверхности, мм	Класс литейного уклона
	10	12
До 10	0°55’/0,16	1°26’/0,25
От 10 до 18	0°51’/0,20	1°17’/0,30
От 18 до 30	0°37’/0,25	0°52’/0,35
От 30 до 50	0°27’/0,30	0°36’/0,40
От 50 до 80	0°22’/0,40	0°27’/0,50
От 80 до 120	0°18’/0,50	0°21’/0,60
От 120 до 180	–	0°16’/0,70
От 180 до 250	–	0°13’/0,80
Свыше 250	–	–

5) в отливках, получаемых с помощью металлических стержней, всячески стремиться избегать поднутрений во внутренней части отливки;

6) ребра, бобышки и другие выступы должны располагаться перпендикулярно плоскости разъёма кокиля.