1.2 Матеріал деталі та його властивості

Для виготовлення деталі корпус штовхача використовується матеріал – чавун СЧ20.

Таблиця 1.2 Хімічний склад чавуна СЧ20 ГОСТ1412-85

У відсотках

Вуглець C	Кремінь Si	Марганець Mn	Хром Cr	Нікель Ni	Титан Ti	Мідь Cu
3,2 – 3,5	2,0 – 2,4	0,6 – 0,8	0,3 – 0,45	0,15	0,03–0,08	0,15–0,4

Таблиця 1.3 Механічні властивості чавуна СЧ20 ГОСТ 1412-85

Твердість по Брінеллю, НВ	Gзг. (МПа)	Gст. (МПа)	τсер. (МПа)	f(мм) при відстані між опорами, мм
				600	300
170 – 241	420	800	200	9	3

2 Технологічний розділ

2.1 Визначення типу виробництва

Кількість деталей, які потрібно обробити, П = 1000 шт.

Маса деталі m_д = 1,05кг. Згідно таблиці тип виробництва – середньосерійний.

Так як виробництво серійне, визначаємо величину партії запуску.

n_зап =

де П = 1000 штук

Р_д – кількість робочих днів у році, Р_д = 256

g – необхідний запас деталей на складі в днях. g = 5…8

шт.

Приймаємо n = 20 шт.

2.2 Вибір виду і метода одержання заготовки

Для виготовлення даної деталі можна прийняти наступні два варіанти заготовки:

1) відливка в пісчані форми ;

2) відливка в кокіль. Варіант 1

Рисунок 1 Заготовка – відливка в пісчані фopми .

Для виготовлення ливарної форми використовується ручне і машинне формування.

Формувальні суміші повинні мати такі властивості: вогнестійкість, пластичність, міцність, газопроникність, піддатливість і непригоряємість.

Вогнестійкість - здатність суміші не розм`якшуючись, витримати високі температури рідкого металу, що заливається в форму.

Пластичність - здатність суміші давати чіткий відбиток моделі (при виготовленні моделі) або стрижня.

Міцність - здатність ущільненої суміші зберігати форму без руйнування при транспортуванні готової форми і заливці її металом.

Газопроникність - здатність суміші пропускати через стінки форми і стрижень гази, що виділяються з металу.

Піддатливість - здатність суміші не перешкоджати лінійній усадці металу виливка.

Непригарність - здатність суміші не утворювати пригар піску на поверхні виливки.

Формувальні і стрижневі суміші виготовляють із кварцового піску і глини. Кварцевий пісок відіграє роль наповнювача, а глина – зв’язуючого матеріалу. Глина поліпшує такі властивості суміші, як вогнестійкість, міцність і пластичність, але погіршує газопроникність і піддатливість; кварцовий забезпечує гарну вогнестійкість і газопроникність.

Пригар попереджають введенням у суміш протипригарних добавок, таких як кам`яно-вугільний пил, тальк, графіт, що у вигляді припилу наносять на поверхню форми для чавунних виливків. Стрижні і порожнини форм для сталевих виливків фарбують протипригарними фарбами, які виготовляють із циркону, магнезиту, маршалиту.

Стрижні працюють у більш важких умовах, тому що вони оточені рідким металом з усіх боків. Тому стрижнева суміш повинна мати більш високу міцність, газопроникність і піддатливість. Для тонких і складних стрижнів у якості сполучної добавки використовують рідке скло, смоли, патоку та інше.

Піщано-глиниста форма є разовою і служить для виготовлення тільки одного виливка. Форма складається із двох напівформ, що утворюють порожнину, що має конфігурацію виливка, обмежену стінками напівформ і стрижнями встановленими на стрижневі знаки у формі. Для заливання рідкого металу у формі виготовляють вертикальні і горизонтальні канали, що утворюють ливникову систему.

Недоліком виготовлення виливків у піщано-глинистих формах є невисока точність і недостатня якість поверхні; значні припуски на механічну обробку; утворення грубозернистої литої структури.

Варіант 2

Рисунок 2 Заготовка – відливка в кокіль.

Кокіль - металева форма, яка заповнюється розплавом під дією гравітаційних сил. На відміну від разової піщаної форми кокіль може бути використаний багаторазово. Таким чином, сутність лиття в кокілі полягає в застосуванні металевих матеріалів для виготовлення багаторазово використовуваних ливарних форм, металеві частини яких складають їх основу і формують конфігурацію і властивості виливки. 

Ефективність виробництва виливків в кокіль, як, втім, і інших способів лиття, залежить від того, наскільки повно і правильно інженер-ливарник використовує переваги цього процесу, враховує його особливості і недоліки іумовах конкретного виробництва. Нижче наведені переваги лиття вкокіль на основі виробничого досвіду.

1. Підвищення продуктивності праці в результаті виключення трудомістких операцій виотовлення суміші, формування, очищення виливків від пригару. Тому використання лиття в кокілі, за даними різних підприємств, дозволяє в  2 - 3 рази підвищити продуктивність праці в ливарному цеху, знизити капітальні витрати при будівництві нових цехів і реконструкції існуючих за рахунок скорочення необхідних виробничих площ, витрат на обладнання, очисні споруди. Підвищення якості виливки, обумовлене використанням металевої форми, підвищення стабільності показників якості: механічних властивостей,структури, щільності, шорсткості, точності розмірів виливки.

2. Усунення або зменшення обсягу шкідливих для здоров'я операцій вибивк форм, очищення виливків від пригару, їх обрубки, загальне оздоровлення іполіпшення умов праці, менше забруднення навколишнього середовища.

3. Механізація та автоматизація процесу виготовлення виливки,обумовлена багаторазового використання кокіль. Для отримання виливки заданої якості легше здійснити автоматичне регулювання технологічних параметрів процесу. Автоматизація процесу дозволяє поліпшити якість виливків, підвищити ефективність виробництва, змінитихарактер праці ливарника-оператора, який керує роботою таких комплексів.

Цей спосіб лиття застосовують як правило в серійних і масовихвиробництвах.  Ефективність лиття в кокіль зазвичай визначають у порівнянні з литтям впіщані форми. Економічний ефект досягається завдяки усуненню формувальної суміші, підвищенню якості виливки, його ефективність, зменшенняприпусків на обробку, зниження трудомісткості очищення і обдування виливки,механізації й автоматизації основних операцій і, як наслідок, підвищенню продуктивності і поліпшенню умов праці.

Лиття в кокіль слід віднести до трудо і ресурсозберігаючих, малоопераційним і маловідходних технологічним процесам, поліпшуючим умови праці в ливарних цехах і зменшує шкідливий вплив на навколишнє середовище. 

2.3 Техніко-економічне обґрунтування вибору заготовки

Обґрунтування більш економічного варіанту заготовки виконуємо по коефіцієнту використання матеріалу (К_в.м.) та по зрівнянню вартості варіантів заготовки (В_заг).

Варіант 1 – відливка в пісчані форми

1. Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу

К_в.м. =

де m_дет – маса деталі, m_дет = 1,05кг

М_заг – маса заготовки, кг

М_заг = V_заг

де V_заг – об’єм заготовки, м³

γ – питома вага матеріалу заготовки, γ = 6600…7800 кг/м³

Для визначення об’єму заготовки (V), умовно поділяємо заготовку на 1 частину(елементарну фігуру).

Об’єм заготовки:

,м³

де D_заг1 = 77мм

Визначення довжини частини заготовки:

ℓ_заг1 = 77мм

Звідки і визначаємо об’єми всіх частин заготовки з урахуванням плюсових допусків:

м³

Визначаємо масу заготовки за формулою:

М_заг1 = V , кг

М_заг1 = 0,00039× 6600 = 2,61кг

Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу:

К_в.м. =

К_в.м. == 0,402

1. Визначаємо вартість заготовки:

В_заг1 = , грн.

де В_1тони – вартість одержання 1 тони відливки в піщані форми, грн.

Приймаємо В_1тони = 6000 грн.

М_заг1 – маса заготовки, кг

В_заг1 = грн.

Варіант 2 – відливка в кокіль

1. Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу

К_в.м. = ;

де m_дет – маса деталі,

m_дет = 1,05кг

М_заг2 – маса заготовки, кг

М_заг2 = V, кг

де V – об’єм заготовки штамповки, м³

γ – питома вага матеріалу заготовки, кг/м³

γ = 6600…7800 кг/м³

Об’єм заготовки:

V = V₁ + V₂;

де D_заг1 = 77мм;

а=41мм; b=75мм.

Визначення довжини частини заготовки:

ℓ_заг1 = 38мм;

ℓ_заг2 = 33мм.

Звідки і визначаємо об’єми всіх частин заготовки з урахуванням плюсових допусків:

, м³;

м³;

, м³;

м³.

Визначаємо загальний об’єм заготовки:

V м³

Визначаємо масу заготовки за формулою:

М_заг1 = V, кг

М_заг1 = 0,00027 × 6600 = 1,8кг

Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу:

К_в.м. == 0,583

2. Визначаємо вартість заготовки:

В_заг2 = , грн.

де В_1тони – вартість одержання 1 тони відливки в кокіль, грн.

Приймаємо В_1тони = 6500грн. М_заг2 – маса заготовки, кг

В_заг2 = грн.

Таблиця 2.1 Зрівняльна характеристика

Вид заготовки	Кв.м.	Вартість заготовки, грн
Відливка в пісчані форми	0,402	15,66
Відливка в кокіль	0,583	11,7

Висновок: більш економічним варіантом являється заготовка – відливка в кокіль.

2.4 Розробка плану прогресивного технологічного процесу

Таблиця 2.2 План маршрутної технології

№ опе-рації	Найменування операції	Технологічні бази	Обладнання
005	Заготівельна. Заготовка–відливка в кокіль Ø77 х 41х75; L=71мм
010	Токарна з ПК Підрізати торець 1. Свердлити отвір 2. Свердлити отвір 3.	Зовнішня поверхня	Токарний ПК 16К20Ф3
015	Горизонтально-фрезерна Фрезерувати поверхні 7 та 8 одночасно.	Зовнішня поверхня і торець	Горизонтально- фрезерний
020	Вертикально-фрезерна Фрезерувати поверхню 9	Торці	Вертикально- фрезерний
025	Слюсарна		Верстак слюсарний
030	Токарна ПК Підрізати торець 1. Розточити отвір 3. Розточити отвір 4 з утворенням R3. Розточити канавку 11. Розгорнути отвір 2.	Зовнішня поверхня	Токарний ПК 16К20Ф3
035	Свердлильна ПК Центрувати отвір 6 та 2 отвори 10. Свердлити отвір 6. Свердлити 2 отвори 10.Притупити гострі кромки в отворах.	Торці	Свердлильний ПК 2Р135Ф2
040	Свердлильна ПК Центрувати 6 отворів 1. Свердлити 6 отворів 1. Зенкувати фаски в 6 отворах 1.	Торці	Свердлильний ПК 2Р135Ф2
045	Слюсарна		Верстак слюсарний
050	Промивочна		Промивочна машина
055	Контроль технічний		Контрольна плита