Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения icon

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения




Скачати 409.93 Kb.
НазваМетодические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения
Сторінка1/3
Дата конвертації17.04.2013
Розмір409.93 Kb.
ТипМетодические указания
  1   2   3

Министерство образования и науки Украины


Севастопольский национальный технический университет








Проектирование заготовок получаемых методами литья и штамповки


Методические указания

к выполнению расчетно-графического задания и контрольной работы

по дисциплине: " Технологические методы проектирования и производства заготовок деталей машин" для студентов специальностей 7.09.0202, 7.09.0203 дневной и заочной форм обучения


Севастополь

2005


УДК621.07


Проектирование заготовок получаемых методами литья и штамповки: методические указания к выполнению расчетно-графического задания и контрольной работы по дисциплине: " Технологические методы проектирования и производства заготовок деталей машин" для студентов специальностей для студентов специальностей 7.09.0202, 7.09.0203 дневной и заочной форм обучения / В.Б. Богуцкий. – Севастополь: Изд–во СевНТУ, 2005 – 72с.


Целью настоящих методических указаний является закрепление на практике знаний полученных при изучении курса "Технологические методы проектирования и производства заготовок деталей машин". Методические указания составлены в соответствии с требованиями программ дисциплины " Технологические методы проектирования и производства заготовок деталей машин" для студентов специальности «Инженерная механика» дневной и заочной форм обучения .


Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения

29.12.2005 г. протокол №8


Рецензент: канд.техн.наук, доц. Троценко А.В.


Допущено учебно-методическим центром и научно-методическим советом СевНТУ в качестве методических указаний.


^ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК


Требования, предъявляемые к конструкции отливок

При проектировании отливок необходимо стремиться выполнить ряд требований.

1. Отливки должны иметь простое внешнее очертание с минимальным числом ребер, выступов и внутренних полостей.

2. Конструкция отливки должна обеспечивать высокий уровень ее служебных характеристик (прочность, жесткость, герметичность и т. д.) при заданной массе и точности конфигурации.

3. Конструкция отливки должна учитывать взаимодействие отливки с формой с тем, чтобы обеспечить правильное формирование основных свойств отливки, т. е. плотности, структуры, механических свойств, стабильности размеров и параметров шероховатости поверхности.

4. Конструкция отливки должна быть достаточно технологичной, т. е. удобной для изготовления выбранным способом литья.

5. Конструкция отливки должна обеспечивать минимальное количество я протяженность мест обрубки в очистки, удобство осуществления обрубки в очистки, удобство и минимальный объем последующей механической обработки.

6. Базовые поверхности отливки должны иметь расположение, удобное для обработки резанием.

7. Материал отливки должен быть достаточно технологичным и экономичным при заданном способе литья.

8. Конструкция отливки при данных условиях изготовления должна предусматривать минимальный расход металла.

9. Отливка должна быть компактной. Излишне крупные отливки желательно расчленить на несколько частей.

Разработка чертежа литой заготовки

Исходные данные для проектирования заготовки - чертеж готовой детали, сведения о годовой программе выпуска, материале детали, ее назначении и др. При разработке чертежа литой заготовки, прежде всего, следует оценить ее технологичность. Для этого необходимо, прежде всего, внимательно изучить конструкцию детали, при возможности упростить ее конфигурацию. Необходимо оценить возможность получения внутренних полостей, помня, что увеличение количества стержней существенно повышает трудоемкость изготовления и сборки форм, увеличивает вероятность появления брака по перекосу или искажению размеров из-за неточности установки стержней. Одновременно необходимо оценить и при необходимости откорректировать толщину стенок, их сопряжения и переходы, ребра жесткости и др. и установить класс точности размеров и масс и группу технологической сложности отливки.

Затем определяют минимально допустимую толщину стенки, выбираемую в зависимости от материала отливки, его механических и технологических свойств, от способа литья, конфигурации, размеров и назначения отливки. Необходимо стремиться к минимальной толщине стенок. Если толщина стенок завышена, это может привести к появлению усадочных рыхлот, пористости в других дефектов. В конечном итоге по этой причине прочность стенок снижается и увеличивается расход металла. Требуемую прочность и жесткость стенок отливки следует обеспечивать за счет использования ребер жесткости. Если толщина стенок занижена, то отливку трудно получить технологически (возможно не заполнение формы, трещины и т. п.). Кроме того, в отливках сложной конфигурации с тонкими стенками за счет усадочных напряжений могут появиться коробления и трещины.

Минимальная толщина стенок назначается так, чтобы обеспечить необходимую расчетную прочность и удовлетворить требованиям технологии выбранного способа литья. Наименьшую толщину стенок определяют в зависимости от приведенного габарита заготовки:

(1)

где l. b и h - соответственно длина, ширина и высота заготовки, м. для отливок, получаемых литьем в песчаные формы, минимальную толщину стенок определяют по графикам (рисунок 1). Если приведенный габарит N окажется больше 8, толщину стенок принимают для стальных и чугунных отливок соответственно не менее 40 и 30 мм. При N не более 0,1 минимальную толщину стенок принимают: для алюминиевых сплавов - до 2 мм, для медных оловянных сплавов - 2,5, для безоловянных сплавов - 4 мм. Минимальные значения толщин стенок отливок для различных способов лить приведены в таблицах 22, 23, 24, 25.

В зависимости от условий охлаждения и материала отливки в некоторых случаях в полученные толщины стенок вносятся определенные коррективы. Так, толщина внутренних стенок для чугунных и алюминиевых отливок должна быть на 10...20 % меньше толщины наружных стенок. Для отливок из модифицированного и высокопрочного чугунов толщину стенок увеличивают на 15...20% по сравнению с отливками из серого чугуна. Если отливка изготавливается из легированных сталей, толщину стенки увеличивают на 20...30 % по сравнению с однотипными отливками из углеродистых сталей.




Рисунок 1. Графики для определения толщины стенок отливок, полученных в песчаных формах: а - из углеродистых сталей (1) н чугуна (2); б-из медных безоловянных (1) и оловянных (2) сплавов; в - из алюминиевых сплавов


Если полученная минимальная толщина стенки окажется больше указанной в чертеже, необходимо по согласованию с конструктором произвести соответствующую корректировку. После этого назначают напуски, допуски размеров, припуски на механическую обработку, формовочные уклоны.

Напуски назначают на тех участках отливки, где отверстия, впадины, полости и тому подобное получить способами литья трудно или невозможно. В случае необходимости напуски удаляются затем механической обработкой. Напуск можно назначать методом теней. (рисунок 2). Назначение напусков в "теневых" участках позволяет упростить технологическую оснастку, технологию изготовления и в конечном итоге получить более качественные отливки.

Минимальный диаметр отверстий, выполняемых литьем, выбирают так, чтобы избежать сильного перегрева и пригара стержня к стенкам отверстия. Возможность спекания стержневой смеси и пригара определяется массой окружающего металла, поэтому минимальный размер литых отверстий зависит от толщины стенки (т. е, длины стержня) и может быть определен по формуле:

(2)

где d0 - исходный диаметр, мм; S - толщина стенки, мм.

Исходный диаметр выбирается по таблицам 20 и 21 в зависимости от материала отливки: для медных сплавов-5 мм, для чугунов и алюминиевых сплавов - 7, для сталей - 10 мм. Если указанный в чертеже размер отверстия меньше полученного расчетом отверстие литьем не изготавливают.

Допуски на линейные размеры отливок назначаются по ГОСТ 26645-85 (таблица 11) в зависимости от класса точности и номинального размера. Допуски угловых размеров в пересчете на линейные не должны превышать установленных значений.

Допуски размеров элементов отливки, образованных одной частью формы или одним стержнем, устанавливают на 1...2 класса точнее, а элементов, образованных тремя и более частями формы или несколькими стержнями, - на 1...2 класса грубее.

Для размеров элементов отливки (кроме толщин стенок), расположенных в одной части формы и не подвергаемых механической обработке, предпочтительно несимметричное одностороннее расположение полей допусков в тело», т. е. для охватывающих элементов (отверстие) - в плюс, а для охватываемых (вал) - в минус. Для размеров всех остальных элементов отливок, как не подвергаемых механической обработке, так и подвергаемых, рекомендуется симметричное расположение полей допусков.




Припуски на механическую обработку отливки (на сторону) различают основные и дополнительные. Основные припуски (таблица 6) выбираются в зависимости от допусков на соответствующий размер отливки и ряда припусков (см. таблица 2). Под номинальным размером при установлении припусков следует понимать номинальное расстояние между обработанной поверхностью и базой е механической обработки, а при обработке поверхностей вращения - их номинальный диаметр. Из двух значений припуска, указанных в таблице 6 для каждого интервала допусков, меньшее устанавливается при более грубых квалитетах точности обрабатываемых поверхностей, большее - при более точных квалитетах. При повышенных требованиях к точности обрабатываемых поверхностей допускается увеличение основного припуска до ближайшего значения из того же ряда.

Полученные значения основных припусков относятся к поверхностям отливки, находящимся при заливке сбоку или снизу. На верхние при заливке поверхности допускается увеличение припуска до значения, соответствующего следующему ряду припусков.

Дополнительный припуск на механическую обработку предназначен для компенсации отклонений расположения элементов отливки: коробления, смещения по плоскости разъема и т. п. Его назначают по таблице 8 в том случае, когда наибольшее из предельных отклонений превышает половину допуска на соответствующий размер отливки. Предельные отклонения элементов отливок приведены: смещения по плоскости разъема - в таблице 7, коробления - в таблице 9. Общий припуск на механическую обработку определяется как сумма основного и дополнительного припусков.

Формовочные уклоны назначаются на вертикальных стенках отливки с целью облегчения удаления модели из формы и стержня из стержневого ящика. Уклоны устанавливаются по гост 3212-80 в зависимости от размеров углублений, высоты формообразующей поверхности, способа литья и вида модельного комплекта (таблица 10). На обрабатываемых поверхностях уклон устанавливается сверх припуска на механическую обработку (рисунок 3,а), на необрабатываемых и несопрягаемых поверхностях - путем одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки (рисунок 3, в), на необрабатываемых, но сопрягаемых поверхностях - путем уменьшения или увеличения размеров (рисунок 4,б,в,г). Формовочные уклоны могут искажать форму необрабатываемых поверхностей (рисунок 4), поэтому на чертеже литой заготовки целесообразно их показывать. Образование уступов не следует допускать.



Рисунок 3. Формовочные уклоны


Рисунок 4. Пример искажения конфигурации детали формовочным уклоном:

а - прочерчнвание уклона при проектировании уклона модели; б - фактическая конфигурация литой детали после механической обработки


После формирования контура отливки в местах перехода от одного элемента к - другому назначают радиусы закруглений, которые в значительной степени определяют качество литой заготовки. Слишком малые радиусы в сопряжениях стенок ведут к трещинам, завышенные - к появлению усадочных рыхлот.

Радиусы закруглений в сопряжениях в зависимости от материала отливки, толщины сопрягаемых стенок и угла, образованного между ними, выбирают по графикам (рисунок 5). Соотношения сопрягаемых элементов, а также радиусы закруглений наружных углов следует брать по соответствующим таблицам в справочниках..



Рисунок 5. Графики определения радиусов закруглений R по средней толщине стенки

при сопряжении элементов отливок: а - из стали и медных сплавов; б - из чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов


При проектирования отливки необходимо учитывать ее положение в форме. Она должна располагаться так, чтобы обеспечить спокойное заполнение формы без разрушения струей металла отдельных участков формы или стержней. Конструкция формы должна обеспечивать направленную кристаллизацию отливки снизу вверх с тем, чтобы усадочные раковины, примеси, неметаллические включения выводились в части отливки, удаляемые при обрубке и очистке (выпоры, прибыли, припуски на механическую обработку). В связи с этим, чтобы уменьшить дефекты, массивные и ответственные элементы отливок следует располагать в нижней половине формы, в крайнем случае - вертикально. Поверхности, связанные между собой точными размерами, рекомендуется располагать в одной половинке формы (желательно в нижней), чтобы не возникло искажений из-за смещения полуформ при сборке.

Отливки, имеющие удлиненные продольные размеры, патрубки, пустотелые коробки, рамы, плиты следует располагать так, чтобы более протяженный габарит был горизонтальным. В этом случае поверхность разъема (или опоры) модели будет иметь более удобное (горизонтальное) положение.

Элементы отливок с малой и равномерной толщиной стенок - следует располагать в верхней части формы для обеспечения хорошего подвода металла соответствующей конструкцией питателей. Тонкостенные элементы отливок желательно располагать вертикально или наклонно, чтобы в них не скапливались газовые пузыри. Детали типа тел вращения рекомендуется формовать с вертикальным расположением оси вращения, чтобы обеспечить верхний отвод газов из стержней. Отливку в форме следует располагать так, чтобы общая высота формы была минимальной, а полуформы имели примерно одинаковую высоту.


Оформление чертежа литой заготовки


Чертеж литой заготовки выполняется в соответствии с правилами ЕСКД. Чертеж отливки должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки отливки. Исходным документом является чертеж готовой детали. В единичном производстве чертеж отливки делают на копии чертежа детали, при этом элементы отливки выполняются красным цветом.

Вначале на чертеже детали указываются напуски. Затем на все обрабатываемые поверхности назначают припуски, определенные в соответствии с приведенными выше правилами. После определения положения отливки в форме и линии разъема формы устанавливают литейные уклоны и назначают радиусы скруглений. С учетом возможных формы, размеров и положения стержней определяются конфигурация и размеры внутренних поверхностей (отверстий).

В серийном и массовом производствах на литую заготовку выполняют самостоятельный чертёж, на котором тонкими сплошными линиями (рисунок 5) указывают контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстий, впадин и выточек, не выполняемых литьем.

Остатки питателей, выпоров, прибылей и других подобных элементов, если они не удаляются полностью в литейном цехе, также изображаются на чертеже отливки. При этом если они обрезаны резцом, фрезой или пилой, линия отрезки изображается сплошной тонкой прямой линией; если огневой резкой или обламыванием - то волнистой.

При простановке размеров с комплектом черновых баз связывают соответствующие необрабатываемые поверхности; при этом следует избегать простановки размеров цепочкой. Если невозможно каждый из размеров связать с черновой базой, необходимо стремиться к тому, чтобы число дополнительных размеров было минимальным.


По каждой из трех осей координат необходимо связать черновую базу с соответствующей базой чистовой обработки только одним размером. В противном случае при простановке между обрабатываемой и необрабатываемой поверхностями по одному координатному направлению двух и более размеров их допуски суммируются. В качестве замыкающего размера обычно выбирается толщина фланца, прилива или другого неответственного элемента, которая будет колебаться в пределах суммы допусков на цепочку размеров. Все обрабатываемые поверхности рекомендуется связать с базой чистовой механической обработки. Связывать с ней необрабатываемые поверхности нежелательно.


Назначение технических условий

В технических условиях на отливку необходимо указать следующие требования.

1. Класс точности размеров, класс точности массы, степень коробления и ряд припусков на механическую обработку. Для разных размеров одной и той же отливки допускается применение различных классов точности в зависимости от требований, предъявляемых к соответствующим поверхностям, и условий их получения.

2. Неуказанные на чертеже радиусы закруглений, формовочные уклоны я т. п.

З. допускаемое смещение опок (чаще всего указывается на чертежах крупных корпусных деталей).

4. Требования к материалу отливки или сведения о допускаемом его заменителе.

5. Указания по виду термической обработки, установленные пределы твердости, методы и место ее замера.

6. Сведения о виде, количестве, размерах и местах расположения допускаемых литейных дефектов (усадочная пористость, раковины, трещины и т. п.). Если разрешается устранение определенных дефектов, то указываются их виды и допускаемые способы устранения.

В случае необходимости указываются дополнительные требования: по допускаемой глубине отбела для отливок из чугуна; макро и микроструктуре; жаростойкости или коррозионной стойкости; герметичности и т. п. В этом случае дополнительно указываются методы контроля и нормы отбраковки отливок по соответствующим показателям.

Для достаточно больших отливок указываются место маркировки детали, ее характер, а также содержание и шрифт маркировки.


Пример проектирования литоЙ заготовки

Необходимо спроектировать литую заготовку для детали, представленной на рисунке 2.

Материал детали-сталь 40ХЛ, масса- 10,1 кг, годовая программа выпуска -500 шт.

Для выбора способа производства отливки заполняем матрицу (таблица 1) и по большей сумме выбираем литье в песчаные формы. Чтобы уменьшить высоту формы, ось отливки при формовке располагаем горизонтально. По таблицам 2 - 4 для проектируемой отливки определяем группу сложности - 2 и по таблице 5 назначаем класс точности - 9. По формуле (1) определяем приведенный габаритный размер заготовки - N=0,287 м, а затем по графику (см. рисунок 1) минимальную толщину стенки: 8 мм. Следовательно, все стенки заготовки могут быть изготовлены литьем.

Минимальный диаметр отверстия, полученный по формуле (2), показывает, что литьем может быть изготовлено лишь центральное отверстие: dmin= 29,5 мм. для отверстий во фланце Ø 12 мм получено dmin= 11,2 мм. Изготовить их литьем невозможно, так как припуск (на сторону) в этом случае составляет 2,0...2,5 мм, а значит, диаметр литого отверстия должен быть 7...8 мм. В данном случае на отверстия Ø 12 мм назначаем напуск.

Определяем допуски на размеры для 9 класса точности по таблице 11: Ø 215, L= 215±0,З и Ø 165 -2,8 мм, Ø 135-2,4 мм, Ø 75-2,2 мм, Ø 45-2,0 мм, L=22-1,6 мм, L=10-1,2 мм.

По таблице 5 выбираем ряд припусков для проектируемой отливки - 4. С учетом полученных допусков, выбранного ряда припусков и требуемой точности размеров обрабатываемых поверхностей выбираем по таблице 6 припуски на механическую обработку:

Ø 215, L = 215±0,3...5 мм, Ø165 -6,5 мм, Ø45 -4,2 мм, 1= 22...3 мм, L = 10...2,8 мм.




В соответствии с полученной высотой уступов по таблице 10 выбираем формовочные уклоны (3003 и 3°49’), а по графикам рисунок 5 - радиусы закруглений. С учетом требований чертежа детали в данном случае можно для всех сопряжений установить радиус закругления - 5 мм.

По полученным данным определяем номинальные размеры отливки и оформляем чертеж литой заготовки (рисунок 7). Общей базой черновой и чистовой механической обработки служит ось заготовки. За вторую чистовую базу выбран торец поверхности 135 мм, который обеспечивает надежную фиксацию заготовки в основном направлении при механической обработке. В качестве второй базы чистовой обработки выбран левый торец заготовки, который обрабатывается при базировании на черновые базы.

В п. 5 ТУ чертежа приведено условное обозначение точности отливки: 9 - класс точности размеров и массы, 5 - степень коробления, 4 - ряд припуска на механическую обработку.

Расчетная масса литой заготовки - 13,8 кг.


Проектирование штампованной заготовки

Исходной информацией для проектирования поковки являются: xертеж детали с указанными на нем размерами, предельными отклонениями размеров, шероховатостью поверхностей и маркой мате риала; программа выпуска деталей и серийность производства; условия эксплуатации детали; основные сведения о технологии обработки поковки после штамповки.

В начале проектирования определяют способ штамповки, который может существенно повлиять на конструкцию, размеры и точность поковки, особенно если она штампуется на горизонтально-ковочных машинах или гидравлических прессах. Способ штамповки выбирается, исходя из конструктивных размеров я формы готовой детали, технических условий на ее изготовление, характера течения металла в штампе, типа производства, а также из возможностей различных способов штамповки.

Затем выбирают положение поверхности разъема штампа. При этом, прежде всего, предусматривают возможность свободного выхода поковки из полости штампа. Для этого площадь любого сечения поковки выше и ниже поверхности разъема штампа должна уменьшаться по мере удаления от этой поверхности за счет соответствующих естественных откосов или штамповочных уклонов. Например, для шара поверхность разъема может проходить через диаметральное сечение фигуры 1-1 (рисунок 8 а). Смещение поверхности разъема в положении 2-2 (рисунок 8 6) приводит к напускам и потере металла, искажению формы поковки. Для куба возможны три положения поверхности разъема штампов (рисунок 8 в): плоскость 1 требует напусков от штамповочных уклонов по четырем боковым граням; тоже и плоскость 2, хотя потери металла в напуски здесь меньше; плоскость З создает в каждой части штампа естественные откосы по двум плоскостям. Для длинных цилиндров целесообразнее применять разъем по плоскости 3 (поперечная штамповка, рисунок 8 д), так как напуски от штамповочных уклонов здесь будут только у торцов. Для коротких цилиндров применяют плоскость 2 (продольная штамповка, рисунок 8 г). ля усеченного конуса используют вариант 1, если угол конуса, а достаточен для извлечения поковки из ручья без приложения значительных усилий (рисунок 8 е). Поковки большой длины обычно штампуют по варианту 2 с напусками от штамповочных уклонов на торцах.

  1   2   3



Схожі:

Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания
Технологическая оснастка механосборочного производства" для студентов специ­альности 090202 "Технология машиностроения", 090203 "Металлорежу­щие...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания для студентов 1-5 курсов очного и заочного
Утверждена на заседании кафедры режиссуры и актерского мастерства 27. 06. 01, протокол №30. Переработана и утверждена на кафедре...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания к практическим занятиям №1÷7 по дисциплине: "Размерный анализ технологических процессов" для студентов специальности 09. 0202
Размерный анализ технологических процессов для студентов специальности 09. 0202 «Технология машиностроения» дневной и заочной форм...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания к самостоятельной работе студентов при изучении курса «строительное материаловедение» для студентов заочной формы обучения
Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии специальных дисциплин Бахчисарайского строительного техникума Национального...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания к выполнению квалификационных работ
Настоящие методические указания устанавливают цели и задачи квалификационных (выпускных, дипломных и магистерских) работ, определяют...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания по оформлению технической и научной документации для студентов специальности
Автоматизация проектирования компьютерных систем. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности “Компьютерные...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания к выполнению аттестационной работы магистра
«Методические указания к выполнению аттестационной работы магистра» устанавливает цели и задачи дипломных работ магистров, определяет...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания к подготовке и защите магистерских работ по специальности
Методические указания к подготовке и защите магистерских работ по специальности 050206 «Менеджмент внешнеэкономической деятельности»...
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconН. В. Акулич Технология машиностроения Оглавление
Технологическое обеспечение качества изготовления машин
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры Технология машиностроения iconМетодические указания к лабораторным работам по микробиологии, физиологии питания, санитарии и гигиене Для студентов, обучающихся по специальности
Методические указания к лабораторным работам по микробиологии, физиологии питания, санитарии и гигиене/ Воронеж гос технол акад.;...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи