0955 / Zagotovki_MU_S-z

. Практические занятия

1. Пример проектирования литой заготовки

Рассмотрим пример проектирования литой заготовки для детали, рис. 1.1.

Исходные данные для проектирования:

Наименование детали - шестерня (рис. 1.1); материал - 40ХЛ; масса детали - вд = 1,83 кг;

программа - 75000 штук в год.

Р и с. 1.1Литая заготовка для детали

Характеристика сплава

Сталь 40ХЛ применяется для фасонных отливок небольших сечений общего машиностроения (зубчатые колеса, бандажи), к которым предъявляются требования повышенной твердости и могут быть изготовлены методом точного литья [6]. Химический состав стали 40ХЛ по ГОСТ 977-87 приведен в табл. 1.1.

Физико-механические и технологические свойства приведены в табл. 1.2.

*- после термической обработки - закалки (850860 °С) и отпуска (600650 °С).

Анализ технологичности детали и заготовки

Деталь шестерня (рис. 1.1) имеет простую конфигурацию и небольшие габаритные размеры 127,8x39. Литую заготовку можно отнести к 1-ой группе сложности - С1 .

Для технико-экономического анализа выбираем два варианта изготовления отливки:

Литье в песчаную форму, как наиболее универсальный и дешевый способ (I); литье по выплавляемым моделям, как способ, обеспечивающий высокую точность (II).

Точность изготовления литой заготовки в соответствии с ГОСТ

26645-85 в целом характеризуется: классом размерной точности; степенью коробления; степенью точности поверхности; классом точности масс, см. п. 3.1.

Из рекомендуемых стандартом технологических процессов литья в песчаные формы, выбираем литье в формы из смеси со средними параметрами: влажностью 2,8 - 3,5% и плотностью 120 -160 кПа. Этот процесс обеспечивает классы размерной точности от 9т до 13, см. табл.

24, п. 3.3. Для литья в песчаную форму будем ориентироваться на средние показатели, т.е. принимаем 11 класс размерной точности.

Для литья по выплавляемым моделям выбираем более жесткие условия (для повышения точности). Из рекомендуемых стандартом классов размерной точности 7т - 11т (см. табл. 27, п. 3.5) принимаем 7 класс, следующий за классом 7т.

Этого принципа будем придерживаться при назначении других показателей точности, кроме степени коробления.

По табл. 10, п. 3.1 выбираем для обоих вариантов степень коробления 6, т.к. отливка имеет простую конфигурацию.

Назначенные показатели точности приведены в таб. 37.

Назначение допусков и припусков на механическую обработку

Поверхности 1-6 детали (рис. 1.1) механически обрабатываются, поэтому на каждую обрабатываемую поверхность назначают припуск в следующей последовательности. По табл. 11 определяем допуск на размеры отливки для класса точности 11(вариант I) и для класса

точности 7(вариант II), а по табл.12 назначаем допуск формы и расположения поверхностей для выбранной степени коробления 6.

Таблица 1.3.

Нормы точности заготовок по вариантам

По табл. 13, п. 3.1 определяем общие допуски элементов отливки. Для назначения припусков нужно знать вид окончательной

механической обработки. Для этого находим для каждого размера

соотношение между допусками детали и отливки. Так для размера детали 036 допуск составляет ±0,05, а допуск на соответствующий размер отливки (см. табл. 11) равен ±1.8 (допуск 3,6 делится пополам, т.к. расположение полей допуска симметричное). Тогда искомое соотношение допусков будет равно 0,03 (0,05/1,8).

По табл. 17, п. 3.1 для допуска размера отливки 3,6 и отношения допусков 0.03 находим, что окончательной механической обработкой будет чистовая. Аналогично определяем виды окончательной обработки для других поверхностей (1-6, рис. 20) обоих вариантов и результаты сведем в табл. 38.

По общему допуску {половинным значениям) элемента отливки для поверхностей 1-6 определяем общий припуск по табл. 17 для назначенного вида окончательной механической обработки.

Значения найденных допусков и припусков на механическую обработку сведем в табл. 1.4.

Таблица 1.4 Виды окончательной обработки для поверхностей 1-6 шестерни

Таблица 1.5 Назначенные допуски и припуски на обработку шестерни

ПФ - литье в песчаные формы; ВМ - литье по выплавляемым моделям.

Зная припуски на обработку и допуски, рассчитаем размеры отливки шестерни для обоих вариантов изготовления и результаты расчета сведем в таб. 1.6.

Таблица 1.6 Расчет размеров отливки шестерни по вариантам

Расчет массы заготовок

На рисунке 6.2 показаны объемы припусков на обработку V1 – V6 на обрабатываемых поверхностях 1-6, обозначенных на чертеже детали

(рис.6.1).

Для подсчета объема припусков определяем элементарные объемы, которые они занимают на заготовки (V1 - V6), рис. 6.2.

Например, объем полого цилиндра (Vj) наружным диаметром D,

внутренним диаметром d и высотой h вычисляется по формуле:

Vi = (πD2/4 - πd2/4)h = π/4(D2 - d2)h = 0,785 (D2 - d2)h (5)

Массу припуска (GПР ) определяют по формуле:

GПР = p×VПР,

где р - плотность сплава, г/ см3; VПР - объем припуска, см3.

Значения плотности (ρ) указаны в табл. 36, а объем припуска (VПР) подсчитывается как сумма объемов Vi, т.е. сумма oбъeмoвVl-V6.

Проведем расчет по вариантам, используя формулу (5) и размеры детали и отливки шестерни приведенные в табл. 40. Литье в песчаные

формы:

V 1 = ( π × D/ 4 ) × ( D 2 - d 2 ) × h

V, = 0.785 × (3.62- 2.922) × 3.9 = 13.56 (см3)

V2 = V6 = 0.785 × (5.52 - 2.922) × 0.34 = 5.8 (см3)

∑ Vi = 3.87 + 2 × 1.31 + 2 × 5.125 + 12.47 = 29.21 (см3)

GПР = p x VПР = 7.85× 29.21 = 229.3 (г) = 0.23 кг

G3 = GД + GПР = 1.83 + 0.23 = 2.06 кг

Расчет коэффициента весовой точности (КВ.Т.)

К В.Т.

KВ.Т.I= 1.83/2.69 = 0.68

КВ.Т.II= 1.83/2.06 = 0.89

Результаты расчета заносим в табл.1.7

Технико-экономическое обоснование выбора способа литья

За критерии оценки способов литья принимаем стоимость заготовки (СЗ) и коэффициент весовой точности (КВ.Т)

Стоимость заготовки по формуле (4) п. 3.9 .

Значения коэффициентов формулы (4) и базовые стоимости тонны заготовки и стружки находим по таблицам Приложения. Результаты сведем в табл. 1.8.

Найденные значения подставим в формулу (4) по вариантам:

CЗ I= [(300/1000) × 2.69× 1.05× 0.7× 1.0× 1.26× 0.77] - (2.69 - 1.83) ×

(27/1000) = 0.55 (руб.)

СЗ II= [(850/1000) × 2.06× 1.0× 0.86× 0.5× 1.08× 0.83] - (2.06 - 1.83) × (27/1000)- 0.67 (руб.)

Расчеты показали, что стоимость заготовки, получаемой литьем в песчаные формы (вариант I) меньше стоимости заготовки, получаемой литьем по выплавляемым моделям (вариант II). Однако, коэффициент весовой точности в варианте I меньше, чем в варианте П. Поэтому, окончательное решение о выборе способа получения заготовки можно принять после расчета затрат на механическую обработку и себестоимости детали.

На рис. 1.3. приведен чертеж литой заготовки, полученной литьем в песчаные формы.

Р и с. 1.3 Чертеж отливки шестерни