2 Разработка технологического процесса изготовления литой заготовки

Спроектировать литейную форму для изготовления зубчатого колеса в условиях мелкосерийного производства из стали 35Л.

2.1 Исходные данные

Рисунок 2, а – Эскиз «Колесо зубчатое»

Чертеж зубчатого колеса с указанием размеров и точности обработки представлен на рисунке 1, а. Конструкция зубчатого колеса позволяет расположить отливку целиком в нижней полуформе. В верхней полуформе будут находиться: литниковая система (стояк, шлакоуловитель, питатели), прибыли и верхний стержневой знак центрального стержня.

2.2 Технологический процесс

1. Набивка нижней опоки формовочной смесью.

2. Набивка верхней опоки формовочной смесью.

3. Удаление модели из формы.

4. Отделка формы.

5. Сборка и нагружение формы.

6. Заливка формы жидким металлом.

7. Выбивка отливки из формы.

8. Выбивка стержней из отливки.

9. Обрубка и зачистка отливки.

10. Отливка отливки от пригоревшей формовочной смеси.

2.3 Определение припусков на механическую обработку

Из таблицы 1.2 выбираем припуски на механическую обработку. Припуск по наружному диаметру составит 5 * 2 = 10 мм, по диаметру центрального отверстия 5 * 2 = 10 мм. Припуски на верхней и нижней горизонтальной поверхности составят по 5 мм на сторону. Чертеж отливки с указанием припусков (заштрихованы) на рисунке 1, б.

Рисунок 2, б – Чертеж отливки с учетом припусков

2.4 Определение размеров вертикальных стержневых знаков

Размеры вертикальных стержневых знаков (нижнего и верхнего) определяем по таблице 1.5. Так как диаметр стержня 140 мм, а длина – 170 мм, то по данным таблицы 1.5 высота знака должна быть 55 мм; уклон знаков десять градусов. По таблице 1.4 формовочные уклоны два градуса.

2.5 Определение размеров опок

Найдем отливку по массе:

V1=(ПxDзаготовки^2)/4 xHзаготовки= 7708072

V2=(ПxDотверстия^2)/4 xHзаготовки= 2615620

V=V1-V2=74465100mm^3

VxP=m

M=7.2x74465100x7.2=536.148кг

Отливка по массе является средней (m= от 100 до 1000кг). Принимаю: расстояние между моделью и стенкой опоки а= 50 мм; расстояние между моделью и верхом опоки б= 75 мм; расстояние между моделью и низом опоки в= 70 мм.

Размеры опок:

Ширина и длина: 760+2*50=860мм

Высота верхней опоки: 55+75=130мм

Высота нижней опоки: 170+70=240 мм

2.6 Определение размеров прибылей

Сталь имеет значительную усадку (2%), поэтому необходимо установить прибыли во избежание усадочных раковин, шлаковых и песчаных включений в ободе и ступице.

Толщина обода с учетом припуска = 105 мм; диаметр прибыли для обода выбираем в 1,3 раза больший: 105* 1,3 = 136.5 мм. Высота прибылей принимается в 1,5 раза большей диаметра прибыли: 136.5* 1,5 = 205 мм.

Высота верхней опоки 205 мм – высоту прибылей принимаем 205 мм.

Толщина ступицы = 75 мм, следовательно, диаметр прибыли: 75* 1,3 = 97.5 мм. Высоту прибыли для ступицы принимаем также равной 130 мм.

Модели отливки и прибылей удаляются из форм вверх, поэтому по таблице 1.4 формовочные уклоны 2 градуса.

2.7 Расчет количества прибылей, устанавливаемых на ободе и ступице

Длина средней окружности обода: 3,14х2х380=2386мм. Протяженность прибылей составляет 40 % от протяженности отливки, т.е. 954 мм. Следовательно, количество прибылей на ободе – 954: 136.5 = 7. На ободе необходимо установить 7 прибылей.

Длина средней окружности ступицы: 3,14*290=911 мм. Протяженность прибылей составляет 40 % от протяженности отливки, т.е. 364мм. Следовательно, количество прибылей на ступице – 364: 98 = 3,7. На ступице необходимо установить 3 прибыли.

2.8 Модель отливки с прибылями изображена на рисунке 1, в.

Рисунок 2, в - Модель отливки с прибылям

2.9 Расчет литниковой системы

При литье стальных отливок применяем сужающуюся литниковую систему. В расчете литниковой системы прежде всего определяют площадь поперечного сечения узкого места. Для сужающейся литниковой системы это площадь поперечного сечения питателей F_п.

Суммарная площадь поперечного сечения питателей F_п рассчитывается по формуле:

(1.9.1).

2.9.1 Расчет массы отливки с прибылями Q:

Объем отливки : V_отл = (πR² —πr²) ^. Н =

= (π*37,5² – π*7.5²)*16 =67824 см³.

Объем прибылей обода : V_об= πr²₁ ^. Н ^. 10 =

= 3,14*6,825² * 20,5*6=2636 см³.

Объем прибылей ступицы : V_ст = πr² ₂ ^. Н ^. 4 =

=3,14*5,25 ² *20,5*4 =675см³.

Общий объём жидкого металла: V_общ= V_отл + V_об + V_ст = 71136 см³.

Масса отливки с прибылями: Q = V_общ ^. γ = 71136 ^. 7,2 = 512кг.

2.9.2 Расчет габаритного объема отливки:

V = π ^. 3,74^{2 .} 3,65= 160 дм³.

2.9.3 Расчет относительной плотности, для выбора значения удельной скорости заливки k:

Q/V= 512 : 160 = 3,2 кг/дм³.

Из табл. 1.6 значение удельной скорости заливки k = 0,85 кг/(см² с).

При заливке в сухую форму k = 0,75 ^. 1,5 = 1,275 кг/(см^{2 .} с).

Из табл. 1.7 определяем поправочный коэффициент S, зависящий от толщины стенки отливки. Значение поправочного коэффициента S = 1,7.

2 .9.4 Расчет продолжительности заливки:

2.9.5 Расчет суммарной площади поперечного сечения питателей:

.

Металл в полость формы подводим через три питателя позиция 1 (рисунок 7, г), следовательно, сечение каждого питателя будет равно 6 см².

2.9.6 Расчет площади поперечного сечения шлакоуловителя и стояка:

Из соотношения для стали:

F_п : F_шл : F_ст = 1 : 1,1 : 1,2

площадь поперечного сечения шлакоуловителя:

F_шл = 12,4 ^. 1,1 = 13,7 см²,

площадь поперечного сечения стояка:

F_ст = 12,4 ^. 1,2 = 14,9 см² .

2.9.7 Расчет диаметра стояка:

О пределив площадь поперечного сечения стояка F_ст, определяем диаметр стояка d_ст:

Собранная форма в разрезе показана на рисунке 1, г.

Рисунок 2, г – собранная литейная форма в разрезе (1 – питатели, 2 – шлакоуловитель, 3 – стояк)