1.4 Пример выполнения расчетной части практического занятия

Назначение и расчет исходных данных для разработки технологического процесса литой заготовки зубчатого колеса из стали 35Л в мелкосерийном производстве при литье в сухие песчано-глинистые формы.

Чертеж зубчатого колеса с указанием размеров и точности обработки представлен на рисунке 1.7, 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.

При мелкосерийном производстве зубья в отливке не выполняются, поэтому обод будет гладким.

1) Из таблицы 1.2 выбираем припуски на механическую обработку. Припуск по наружному диаметру составит 4 ^. 2 = 8 мм, по диаметру центрального отверстия 5 ^. 2 = 10 мм. Припуски на верхней и нижней горизонтальной поверхности составят по 4 мм. Чертеж отливки с указанием припусков (заштрихованы) на рисунке 1.7, б.

2) Размеры вертикальных стержневых знаков (нижнего и верхнего) определяем по таблице 1.5. Так как диаметр стержня 152 мм, а длина – 188 мм, то по данным таблицы 1.5 высота знака должна быть 40 мм; уклон знаков десять градусов. По таблице 1.4 формовочные уклоны один градус.

3) Определяем размеры опок, учитывая размеры модели и расположение отливки в нижней опоке.

Из таблицы 1.1 (отливка средняя) определяем размеры опок в свету 950 × 950 мм (диаметр отливки 808 мм плюс размер а = 70 мм с двух сторон 808 + 2 ^. 70 = 948 ≈ 950 мм).

Высота верхней опоки – это высота знака 40 мм (таблица 1.5) и размер б = 150 мм (таблица 1.1) (40 + 150 = 190 ≈ 200 мм).

Высота нижней опоки – высота отливки 188 мм и размер в = 120 мм (таблица 1.1) (188 + 120 =308 мм ≈ 300 мм).

Рисунок 1.7 – Схема разработки технологического процесса отливки: а – зубчатое колесо; б – отливка; в – модель отливки с прибылям, г – собранная литейная форма в разрезе (1 – питатели, 2 – шлакоуловитель, 3 – стояк)

4) Так как сталь имеет значительную усадку (2 %) необходимо установить прибыли во избежание усадочных раковин в ободе и ступице.

Толщина обода с учетом припуска – 104 мм; диаметр прибыли для обода выбираем в 1,3 раза больший: 104 ^. 1,3 = 135 мм. Высота прибылей принимается в 1,5 раза большей диаметра прибыли: 135 ^. 1,5 = 212мм.

Высота верхней опоки 200 мм – высоту прибылей принимаем 200 мм.

Толщина ступицы 80 мм, следовательно, диаметр прибыли: 80 ^. 1,3 = 104 мм. Высоту прибыли для ступицы принимаем также рав­ной 200 мм.

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

5) Количество прибылей, устанавливаемых на ободе и ступице, определяется по длине средней окружности обода и ступицы.

Длина сред­ней окружности обода: 3,14 ^. 704 = 2211 мм. Протяженность прибылей составляет 40 % от протяженности отливки, т.е. 884 мм. Следователь­но, количество прибылей на ободе – 884 : 135 = 6,55. На ободе необходимо установить 6 прибылей.

Длина сред­ней окружности ступицы: 3,14 ^. 230 = 722 мм. Протяженность прибылей составляет 40 % от протяженности отливки, т.е. 289 мм. Следователь­но, количество прибылей на ступице – 289 : 104 = 2,8. На ступице необходимо установить 2 прибыли.

6) Модель отливки с прибылями изображена на рисунке 1.7, в.

7) 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 (1.1).

7.1) Расчет массы отливки с прибылями Q:

Объем отливки: V_отл = (πR² —πr²) ^. Н = 98967 см³.

Объем прибылей обода: V_об= πr²₁ ^. Н ^. 6 = 17168 см³.

Объем прибылей ступицы: V_ст = πr² ₂ ^. Н ^. 2 = 3396 см³.

Общий объём жидкого металла: V_общ= V_отл + V_об + V_ст = 119531 см³.

Масса отливки с прибылями: Q = V_общ ^. γ = 119531 ^. 7,7 = 920 кг.

7.2) Расчет габаритного объема отливки:

V = π ^. 4,2^{2 .} 3,88 = 215 дм³.

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

Q/V= 920 : 215 = 4,3 кг/дм³.

Из табл. 1.6 значение удельной скорости заливки k = 0,80 кг/(см² с).

При заливке в сухую форму k = 0,80 ^. 1,5 = 1,2 кг/(см^{2 .} с).

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

7 .4) Расчет продолжительности заливки:

7.5) 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.

7.6) 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 = 18,4 ^. 1,1 = 20,2 см²,

площадь поперечного сечения стояка:

F_ст = 18,4 ^. 1,2 = 22,1 см² .

7.7) Расчет диаметра стояка:

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

Собранная форма в разрезе показана на рисунке 1.7, г.