3

Федеральное агентство по образованию МУРОМСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал) Государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования «ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технология машиностроения»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ И СВАРКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам

Муром 2007 г.

Изучение курса «Технологические процессы литья и сварки сопровождается проведением четырех лабораторных работ, способствующих его усвоению и закре­плению теоретических знаний студентов.

Методические указания составлены так, чтобы ознакомившись с содержанием работ, контрольных вопросов и изучив рекомендованную литературу, студент мог самостоятельно решать поставленные в них задачи. Большинство работ носит прак­тический характер для решения инженерных задач и содержит необходимые теоре­тические сведения и описания методики их выполнения.

В методических указаниях даны руководства для выполнения двух лаборатор­ных работ по литейному производству:

1. Разработка чертежа литой заготовки.

2. Разработка технологии изготовления спроектированной отливки, и по сварке:

   1. Разработка чертежа сварной конструкции.

   2. Разработка технологии изготовления спроектированной сварной конструк­ции.

Отчеты о работах составляются каждым студентом в соответствии с требова­ниями стандарта.

При защите отчета и хорошем понимании сущности работы студент получает зачет.

Лабораторная работа № 1

РАЗРАБОТКА ЧЕРТЕЖА ЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ

Общие сведения

Исходными документами при разработке чертежа отливки являются: чертеж детали, ГОСТ 3.1125-88 «Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок» и ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски раз­меров, массы и припуски на механическую обработку»

При проектировании чертежа отливки необходимо: установить припуски на ме­ханическую обработку каждой из обрабатываемых поверхностей детали, опреде­лить форму, размеры отливки и установить допуски на неточность их изготовления, назначить уклоны и технические требования на выполнение отливки.

Величина припусков, напусков, уклонов, форма отливки, точность ее размеров и шероховатость поверхности зависят от способа ее изготовления. Поэтому чтобы приступить к разработке чертежа и технологии изготовления отливки необходимо выбрать способ ее изготовления.

В данной работе дана методика разработки чертежа отливки полученной при литье в песчаной форме. Данный метод литья является наиболее распространенным (бо­лее 80% отливок получают этим методом)

При литье в песчаные формы получают отливки из всех сплавов массой до 50000 кг, с минимальной толщиной стенки 2-3 мм, при точности 14-16 квалитета ГОСТ 3446-82 и с шероховатостью поверхности до 80-20 мкм ГОСТ 2789-73 с коэф­фициентом использования металлов 71%.

Содержание работы

Разработать чертеж отливки - это значит определить рациональное расположение ее в форме; определить возможность получения литьем отверстий, полостей; указать напуски на изготовление отливки; назначить припуски на механическую обработку; установить формовочно-литейные уклоны; указать размеры отливки; назначить допус­тимые отклонения на размеры и массу отливки; назначить технические условия на изготовление отливки.

Порядок выполнения работы

1. Определение плоскости разъема формы. Плоскость разъема обычно выбирают так, чтобы она совпадала с двумя наибольшими размерами отливки. Плоскость разъе­ма должна обеспечить свободное удаление модели из формы. При этом, если это по­зволяет конфигурация детали, следует всю отливку или ее часть размещать в одной полуформе, желательно в нижней. При определении плоскости разъема формы сле­дует избегать сложных криволинейных линий и плоскостей.

2. Расположение отливки в форме. При выборе положения отливки в форме сле­дует руководствоваться следующими соображениями:

Расположение отливки в форме отражается на качестве отдельных частей и поверхностей детали. Так, верхние части и поверхности при заливке сплавом будут в большей степени поражены газовыми, песчаными и шлаковыми раковинами.

Рабочие поверхности, плоские поверхности большой протяженности, места, подлежащие механической обработке, и те части, которые при эксплуатации подвергаются наибольшей нагрузке, надо по возможности делать нижними. Если это невозможно располагать вертикально или наклонно.

Для предотвращения недоливов тонких стенок отливки, эти стенки следует размещать внизу, а при отсутствии такой возможности - вертикально или на­клонно.

Выбранное положение отливки в форме должно быть удобным для формовки, сборки форм, расположения прибылей.

Плоскость разъема и расположение отливки в форме на чертеже обозначить бук­вами Р.Ф.;В и Н(см. рис. 1).

3. Оформление внутренних полостей и отверстий в отливках. Внутренние полости необходимо по возможности выполнять без применения стержней, за счет выступаю­щих частей формы - «болванов». При машинной формовке выступающие части формы, расположенные в нижней опоке и стоящие на своем основании, могут иметь высоту Н, меньшую или равную основанию Д (или диаметру вписанной окружности). Выступаю­щие части формы верхних опок, свешивающиеся вниз (подвесные болваны), могуг иметь высоту Н, меньше или равную 0,3 размера своего основания Д.

При ручной формовке эти нормы рекомендуется уменьшить на 40... 60%.

При наличии сложных внутренних полостей и отверстий, не удовлетворяющих требованиям использования «болванов» формы, для их изготовления применяют стержни.

С помощью стержней получают литые отверстия диаметром не менее 50 при единичном и мелкосерийном, более 30 мм, при серийном не менее 20, при крупно­серийном и массовом производстве, не менее 16 мм.

4. Назначение напусков на изготовление отливки. Напуски представляют собой технологические припуски на номинальные размеры отливки, которые предусмат­риваются для упрощения конфигурации отливки, или сглаживающие местные уг­лубления, поднутрения, переходы и уступы.

К напускам также относятся технологические припуски для крепления отливки при термообработке, транспортировке, физико-механических испытаниях и т.п.

К напускам относят радиусы закруглений галтели при переходе от одной по­верхности к другой. С помощью галтелей избегают появления трещин, песчаных раковин, так как в острых углах отливок концентрируются внутренние напряжения, и острые углы при смывании их жидким металлом формы вызывают появление пес­чаных раковин в отливках. Радиусы закруглений зависят от габаритных размеров и сплава отливки и равны не менее 2-5 мм. Величина и форма напуска зависят от габаритов и конфигурации детали и поэтому назначаются технологом в каждом конкретном случае самостоятельно.

5. Назначение припусков на механическую обработку отливки. Величина при­пуска зависит от материала, габаритов отливки, характера производства, вида и способа литья, положения обрабатываемой поверхности в форме при заливке и регламентируются ГОСТ 26645-85. Ориентировочные данные припусков даны в табл. 1. Припуски наносятся сплошными линиями с указанием их размера. Если дан разрез в совмещенном чертеже деталь-отливка, то частота и направление штрихов­ки припуска должны совпадать со штриховкой контура детали (см. рис. 1).

Таблица 1

Сплав	Наибольш. габаритный размер, мм	Припуски на номинальном размере отливки, мм
		До 50	50-120	120-250	250-500	500-800
Чугун	До 120	2,0-4,0	2,5-4,5	-	-	-
	120-260	2,5-4,5	3,0-5	3,0-5,5	-	-
	260-500	3,5-5,0	3,5-5,5	4,0-6,0	4,5-6,5	-
	500-800	4-6,5	4,5-7,0	4,5-6,5	5,0-7,0	5,5-8,5
Сталь	До 120	3,0-4,5	4-5,0	-	-	-
	120-260	3,5-5,0	4,5-5,5	5,0-5,5	-	-
	260-500	3,5-5,5	4,5-6,0	6,0-6,5	6,5-7,0	-
	500-800	4,0-5,0	4,5-6,5	6,5-7,5	7,0-8,5	7,0-9,5
Цвет­ные	До 120	2,0-4,0		-	-	-
	120-260	2,5-3,5	2,5-4,0	-	-	-
	260-500	3,0-4,0	3,0-4,0	4,0-5,0	-	-
	500-800	3,0-4,5	3,5-5,0	4,0-5,5	4,5-6,0	-

Примечание: наименьшее значение припуска выбирают при массовом и крупносе­рийном производстве и при изготовлении отливок повышенной точности. Для нижних и боко­вых поверхностей значение припуска должно быть меньше по сравнению с верхними поверх­ностями отливки. Точные данные припусков и допустимых отклонений размеров см. в ГОСТ 26645-85.

6. Назначение формовочно-литейных уклонов на отливку. Поверхность отливки, перпендикулярная к плоскости разъема формы, должна иметь уклон, обеспечивающий съем формы с модели, стержня из стержневого ящика, отливки из металлической формы. Уклоны регламентируются ГОСТом 3212-80. На обрабатываемых поверхностях формовочные уклоны выполняются сверх припуска на механическую обработку. На необрабатываемых поверхностях - за счет одновременного увеличения и уменьшения размеров. В табл. 2 приведены уклоны при литье в песчано-глинистые формы.

Таблица 2

Высота поверхнос­ти модели от РФ, мм	Металлические модели				Деревянные модели
	внутренние по- верх-ности		внешние по­верхности		внутренние по- верх-ности		внешние поверх­ности
	мм	гра­дуса	мм	гра­дуса	мм	гра­дуса	мм	гра­дуса
До 20	1	3	0,5	1°30'	1	3	1	3
20-50		2	0,8	1	2	2о30/	1	1°30/
50-100	1,5	1	і 1	0°45'	2,5	1°30'	1,5	1
100-200	1,5	1	1,5	0°30;	3	1	2	0°457
200-300	3	0°45'	2	0°30'	4	0°45/	2,5	о°зсУ
300-500	4	0°30/	2,5	0°20/	5	0°45/	4	0°30;

7. Назначение допустимых отклонений на точность размеров и массы отливки. Точность изготовления отливки характеризуется допустимыми отклонениями, которые зависят от их номинального значения, способа изготовления и рода металла отливки. Табл. 3 устанавливает допуски на размеры отливок по ГОСТ 26645-85.

Класс размерной точности назначают по табл. 4 при крупносерийном и массовом или табл. 5 при мелкосерийном и единичном производстве.

Таблица 3

Размеры от­ливки,мм	Полный допуск по классам, мм
	8	9	10	И	12	.13
До 10	1	1,5	2	2,8	4,2	-
10-16	1,1	1,6	2,2	3,0	4,4	-
16-25	1,2	1,7	2,4	3,2	4,6	6
25-40	1,3	1,8	2,6	3,6	5,0	7,0
40-63	1,4	2,0	2,8	4,0.	5,6	8,0
63-100	1,6	2,2	3,2	4,4	6,0	9,0
100-160 1,8		2,5	3,6	5,0	7,0	10
250-400	2,2	3,2	4,4	6,2	9,0	И
400-630	2,6	3,6	5,0	7,0	7,0	12
650-700	2,8	4,1	5,6	7,5	7,7	13
700-750	ЗД	4,3	6,0	8,0	8,2	14

Способ литья	Классы допусков СТ
	Сталь	Чугуны	Сплавы
			медные	легкие
В песчаные формы (ручная формовка)	11-13	11-13	10-12	9-11
В песчаные формы (ма­шинная формовка. Обо­лочковое литье)	8-10	8-10	7-9	7-9
Кокильное литье	-	7-9	7-9	7-9

Значение допустимых отклонений на точность размеров и массы определяют основные нормы точности отливки. Показатели степеней коробления и точности поверхностей в нормах точности отливки ГОСТ разрешает не указывать.

Таблица 5

Способ литья	Формовочный материал	Классы допусков СТ
		Сталь	Чугуны	Медные, легкие спла­вы
В песчаные формы, ручная формовка	сырая смесь	13-15	13-15	11-13
	Самотвер­деющая смесь	12-14	11-13	10-12

8. Оформление технических требований на изготовление отливки. В качестве Технических требований на чертеж отливки выносятся:

1. Класс точности размеров, массы и ряд припусков на отливку согласно ГОСТ 26645-85.

2. Величина литейных уклонов по ГОСТ 3212-92.

3. Величина неуказанных литейных радиусов скруглення пересечения поверх­ностей.

4. Вид термической обработки и НВ.

5. Допустимые величины размеров от остатка прибылей и литниковой системы.

6. Требования, предъявляемые к поверхности отливки и др. Пример оформления Технических требований см. на рис. 1.

Отчет о работе

Должен содержать:

1. Наименование работы и ее содержание.

2. Эскиз заданной детали без размеров и штриховки выполненный штрихпунктир- ной линией на формате А4 со штампом.

3. Очередность и содержание этапов разработки чертежа отливки.

Чертеж отливки нанесенный на контуры детали с указанием технических требова­ний.

Контрольные вопросы

1. Какие применяются способы литья? Назовите их особенности и области при­менения.

2. Какие применяются литейные сплавы? Укажите их маркировку и свойства.

3. Основные особенности конструирования литых деталей.

4. Основные этапы разработки чертежа отливки.

5. Что представляют собой припуски, напуски? От каких факторов зависит их величина? <

Рис. 1. Чертеж отливки

Лабораторная работа № 2

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Общие сведения

Современная технология изготовления отливок представляет собой сложный комплекс различных по своему характеру операций.

Проектирование технологии начинают с выбора наиболее рационального спо­соба изготовления отливок, обеспечивающего заданные эксплутационные качества отливок.

При выборе технологического процесса учитывают вид сплава, назначение и конструкцию детали, серийность производства, а также возможности производства. При этом пользуются классификатором способов литья, по которому анализируют технические возможности и характеристики различных способов литья. После этого, как будут выбраны 2-3 возможных варианта изготовления отливки производят эко­номическое обоснование выбора наиболее рационального способа изготовления отливки путем сопоставления технологической себестоимости выбранных вариан­тов. Процесс с минимальной себестоимостью считается наиболее экономичным и применяется, как наиболее выгодный.

Содержание работы

При разработке технологического процесса необходимо спроектировать техно­логическую оснастку, специальный инструмент и приспособления, выбрать необхо­димое оборудование и материалы, назначить технологические операции в опреде­ленной последовательности с указанием их режимов.

Порядок выполнения работы

Исходным материалом для разработки технологического процесса изготовления отливки в разовые песчаные формы является чертеж отливки, разработанный на предыдущей лабораторной работе.

По чертежу отливки бригада студентов (3-4 чел.) разрабатывает следующие этапы технологического процесса:

1. Проектирует контуры моделей и стержней.

2. Рассчитывает литниковую систему.

3. При необходимости рассчитывают прибыли и выпоры.

4. Определяют место подвода металла к отливке.

5. Определяют количество отливок в одной форме.

6. Определяет габаритные размеры опок.

7. Назначает температуру заливаемого металла.

8. Назначает режимы термической обработки.

9. Назначает метод очистки отливок от пригара и др. наслоений.

10. Разрабатывает чертеж собранной литейной формы в разрезе.

11. Составляет маршрутную технологическую карту изготовления отливки.

1. Если в отливке отсутствуют отверстия, полости и поднутрения, то контуры модели будут соответствовать контуру отливки.

При наличии в отливке отверстий, полостей и поднутрений для их изготовления необходимо применить стержни. Для того, чтобы обеспечить точное и надежное фиксирование стержней в литейной форме, на модели должны быть установлены стержневые знаки. С помощью стержневых знаков в литейной форме образуются посадоч­ные места (углубления) для установки в них стержней.

В зависимости от расположения стержня (вертикальное или горизонтальное) в литейной форме, форма стержневых знаков будет различной. При вертикальном распо­ложении стержня знаки изготовляют коническими (см. рис. 2), а при горизонтальном цилиндрическими.

Размеры вертикальных знаков верхнего - 1 и нижнего - 7 (рис. 2) в зависимости от диаметра отверстия приведены (согласно ГОСТ 3212-92) в табл. 6.