Технические требования, предъявляемые к отливке. Разработка конструкции отливки. Определение припусков на механическую обработку, формовочных уклонов. Конструкция стержневого ящика. Определения габаритов в форме. Выбор места подвода расплава к отливке.
В массовом производстве (автомобильной промышленности, сельхозмашиностроении и т.д.) они практически не применялись, в то время как в промышленно развитых странах в этих отраслях от 60 до 80% стержней в настоящее время производится по технологии «Cold-box-amin». После уплотнения смеси в ящике пескодувным или пескострельным способом стержень продувается смесью паров низкокипящей жидкости - третичного амина (триэтиламина, диметиламина), с воздухом, и стержень приобретает начальную прочность, которая составляет 60% ее конечного значения. Технологический процесс изготовления отливки складывается из следующих операций: на шихтовом дворе ведется подготовка шихты; где по железной дороге в вагонах шихта поставляется на шихтовый двор, разгрузка производится в приемные бункера мостовым краном с магнитной шайбой - для металлической шихты, и грейфером - для флюсов. После охлаждения стержни обрабатываются: снимаются заусенцы, замазываются выколы, трещины, неровности, затем стержни красят противопригарной графитовой краской и подсушивают в горизонтальном сушиле. Предлагается поверхность разьема модели, формы плоскогоризонтальное, так как она обеспечивает свободное извлечение модели из формы и удобство установки стержней, а так же согласование процесса отливки с ее обработкой резаньем.При массовом типе производства предлагается для вновь строящихся цехов комплекс автоматизированных смесеприготовительных систем модели К400Н, производительностью 400 м3 / ч (стр.235 [11]) Выбор состава и свойств стержневой смеси ведется с учетом IV класса сложности смеси, и марки сплава отливки - СЧ20 Порядок загрузки составляющих и время перемешивания ХТС на смоле следующий: в начале в смесители вводится сухой песок, затем фенольная смола, полиизоционат, компоненты перемешиваются около 12 с и подаются к пескострельной головке автомата. Для изготовления форм в условии массового типа производства предлагается АФЛ АСЕ HWS - Sinto производительностью 240 форм в час с размерами опок в свету 900?600?250 с перспективным уплотнением по Сейацу процессу. Для очистки от пригара и окалины с учетом массового типа производства, мелкого развеса литья, марки сплава отливки - чугун, предлагается дробеметный барабан непрерывного действия модели 4223.а) стоимость электроэнергии на освещение рассчитывается по формуле: Sэн.осв = руб. норма освещенности на 1 кв.м, Ватт/час. годовое время освещения, час. Sэн.осв = руб. б) Затраты на пар для отопления рассчитываются по формуле: Зпар = руб. Дот - длительность отопительного сезона, час = 4330 час;а) заработная плата руководителей 638400 б) отчисления на социальные нужды руководителей 168538Рассчитывается себестоимость 1т. годного литья, с составлением таблицы 35. В данном разделе ведется расчет и указываются технико-экономические показатели проектируемого отделения. Определяется % снижения себестоимости по проекту по формуле: % С = где, С1 - себестоимость по заводу, руб. Определяется экономический эффект от внедрения нового варианта технологического процесса по формуле: Эгод = [C1 - (C2 Ен)] • B, руб. где, - дополнительные капитальные вложения по новому варианту. В данном разделе ведется расчет и указываются технико-экономические показатели проектируемого отделения.
План
4.4.4 Содержание зданий и сооружений1. Содержание аппарата управления4. Содержание зданий, сооружений, инвентаря
Введение
В отечественном литейном производстве доля стержней и форм, изготавливаемых из холоднотвердеющих смесей (ХТС) по экспертным оценкам составляет 50-55%. До начала 90-х годов это были преимущественно смеси с жидким стеклом (СО2- процесс и жидкое стекло со сложноэфирными отвердителями) и смолами кислотного отверждения (карбамидными, карбамидофурановыми, фенолофурановыми).
ХТС использовались только в отраслях с серийным производством для среднего и крупного литья. В массовом производстве (автомобильной промышленности, сельхозмашиностроении и т.д.) они практически не применялись, в то время как в промышленно развитых странах в этих отраслях от 60 до 80% стержней в настоящее время производится по технологии «Cold-box-amin».
Cold-box-amin-процесс разработан в США в 1968 г. фирмой Ashland. Стержневая смесь содержит 100% кварцевого песка, 0,6...0,8% фенольной смолы (СК1), 0,6...0,8% полиизоцианата (СК2). После уплотнения смеси в ящике пескодувным или пескострельным способом стержень продувается смесью паров низкокипящей жидкости - третичного амина (триэтиламина, диметиламина), с воздухом, и стержень приобретает начальную прочность, которая составляет 60% ее конечного значения. Время продувки 2..5 с, далее 10...20 с стержень продувают воздухом для его очистки от паров амина.
Расход катализатора менее 1,5 г на 1 кг стержневой смеси. В результате взаимодействия компонентов связующего в присутствии катализатора (амина) образуется твердый полимер - полиуретан, который и обеспечивает высокую прочность стержня.
Для подготовки, дозирования и подачи амина применяют специальные газогенераторы, которые испаряют амин, смешивают его с воздухом и подают в стержневой ящик. Смесь амина с воздухом, после прохода через стержневой ящик, направляется в нейтрализатор, где полностью нейтрализуется разбавленной серной кислотой с образованием водорастворимой соли - сульфата аммония. Степень очистки воздуха в этой системе близка к 100%. Таким образом, весь тракт подачи амина полностью герметизирован, что обеспечивает безопасность процесса. При необходимости готовые стержни окрашивают противопригарной краской. В
России разработаны и производятся все необходимые для этого процесса материалы, которые прошли экспертные испытания в ФРГ, по качеству они не уступают продукции ведущих европейских и американских производителей, таких как Huttenes Albertus (ФРГ), Ashland (США), Furtenbach (Австрия) и др.
1. Общая часть
1.1 Анализ конструкции детали
Отливка «Тройник» представляет собой геометрическую фигуру, типа параллелепипеда и пустотелого цилиндра. Деталь имеет неравномерную толщину стенки с перепадами от 9.5 до 24 мм; по центру детали проходит сквозное отверстие диаметром 150 мм. Деталь выполнена из чугуна с вермикулярным графитом по ГОСТ 7292-89. Вес детали-52 килограммов, и отностится к весовой группе - мелкие.[1]. Группа сложности литья - 3[1]. Процент механически обрабатываемых поверхностей детали составляет 30%. Класс точности размеров отливки-11Т Гост 26645-85.
Габаритные размеры детали: 285x446мм
1.2 Назначение детали
Деталь «Тройник» входит в узел трактора Т25-01, которая работает в сочетании с валом при нагрузках, выполняя защитную функцию.
1.3 Технические требования, предъявляемые к отливке
На обрабатываемых поверхностях допускаются дефекты любого вида, не превышающие 2/3 величины припуска на механическую обработку;
На необрабатываемых поверхностях допускается небольшой пригар в углах сопряжений.
На необрабатываемых поверхностях допускаются мелкие газовые раковины глубиной до 0,5 мм в количестве 3 штуки на площадь 5 см2.
1.4 Анализ существующего производства заданной отливки
Отливка «Крышка» изготавливается в литейном цехе №2 ЧЛЗ ОАО «Промтрактор-Промлит».
Технологический процесс изготовления отливки складывается из следующих операций: на шихтовом дворе ведется подготовка шихты; где по железной дороге в вагонах шихта поставляется на шихтовый двор, разгрузка производится в приемные бункера мостовым краном с магнитной шайбой - для металлической шихты, и грейфером - для флюсов.
Шихта загружается в бадью с откидным дном, которая устанавливается на самоходную электрическую передаточную тележку, где должно происходить взвешивание шихты. Ввиду неисправности весов взвешивание шихты отсутствует.
Приготовление чугуна производится в электродуговых печах модели ДС-6Н. При загрузке шихты ванна печи выкатывается из под свода, и с помощью мостового крана бадья поднимается над печью для загрузки шихты в печь. В течении плавки берется проба сплава на химический анализ и с помощью пневмотранспорта проба отправляется в лабораторию.
Шлак во время плавки скачивается через рабочее окно вручную и наводится новый, забрасывание флюсов, песка также вручную через окно. После скачивания шлака металл выпускается в чайниковый ковш через желоб печи и ковш отправляется на заливку.
На плавильном участке накапливаются отходы: шлак от плавки металла, сажа, пыль металлическая в пылеуловителях, брак.
Приготовление формовочной смеси ведется в смесителях периодического действия модели АМК-2000Н, а приготовление стержневой смеси - в смесителях периодического действия модели 1А12М. Оборудование физически и морально устарело, так как эксплуатируется с 1974 года. Некоторые добавки вводят вручную.
Изготовление форм ведется на формовочной машине модели 703М, встряхивающей с допрессовкой. После изготовления форм их обдувают сжатым воздухом, проставляют стержни и форма собирается под заливку. Формовочная машина эксплуатируется более 20 лет, физически и морально устарела, плотность набивки 60 единиц, качество литья - низкое. При изготовление форм многие операции осуществляются вручную, на участке высокий уровень шума, запыленность.
Стержни изготавливаются вручную, что приводит к низкому качеству стержней, низкой размерной точности. Стержни после их изготовления упрочняются сушкой в вертикальном сушиле. После охлаждения стержни обрабатываются: снимаются заусенцы, замазываются выколы, трещины, неровности, затем стержни красят противопригарной графитовой краской и подсушивают в горизонтальном сушиле.
Стержни складываются в тару и отправляются на формовку. Изготовление стержня - вручную, с последующей сушкой ведет к большим трудозатратам, повышается себестоимость литья при низком качестве стержней.
Формы заливаются на заливочном подвесном конвейере из чайникового ковша вручную. На участке заливки отсутствует система дозирования расплава, рабочий работает в тяжелых условиях.
Залитые формы охлаждаются на охладительном конвейере. После охлаждения формы выбиваются на выбивном устройстве модели МС303-116-4СБ. При работе решетки создается шум, вибрация, выделяется много пыли.
Предварительная очистка куста ведется в галтовочном барабане непрерывного действия модели 314. разделка куста ведется с помощью газокислородного резака модели РЗП-01.
Очистка от пригара и окалины ведется в дробеметном барабане периодического действия модели 42213. загрузка отливок осуществляется вручную.
Зачистка производится на обдирочно-шлифовальном станке модели 3М636. используется высокий процент ручного труда.
Термическая обработка отливок производится в термических печах периодического действия.
Исправление дефектов производится с помощью сварочного преобразователя модели ПСО-500.
Вывод: технологический процесс производства отливки «Крышка» не соответствует современным требованиям по уровню механизации, автоматизации работ, а также по качеству литья.
2. Технологическая часть
2.1 Выбор технологического процесса получения отливки
Определение годового выпуска отливок определяется по формуле
Г.В. - годовой выпуск отливок одного наименования, шт.;
Р - годовая программа, т.;
М - масса отливки, кг.
Г.В. = ( 76000?1000 ) /5?32 = 475000 шт.
Тип производства - массовый (стр.13 [11]).
Для получения отливки предлагается способ литья в песчано-глинистую форму, так как предлагаемый способ самый экономичный и обеспечивает требуемые качества литья:11т класс точности размеров, ГОСТ 26645-85 и шероховатости поверхности 320 мкм.
2.2 Разработка конструкции отливки
2.2.1 Выбор поверхности разъема, положения при заливке
Предлагается поверхность разьема модели, формы плоскогоризонтальное, так как она обеспечивает свободное извлечение модели из формы и удобство установки стержней, а так же согласование процесса отливки с ее обработкой резаньем.
Предлагается всю отливку распологать в одной полуформе, так как исключается перекос отливки.
2.2.2 Анализ на литейную технологичность
Технологичность - получение отливки требуемого качества с минимальными экономическими затратами.
При отработке конструкции отливки на литейную технологичность, отливка приближается к простой форме типа тела вращения.
При отработке детали на технологичность учитывались следующие правила конструирования: 1) отливка «Тройник» компактна, не имеет выступающих частей, затрудняющих изготовления модельного комплекта, и свободное извлечение из формы;
2) внутреннюю боковую полость отливки предлагается выполнить стержнем сложной конфигурации, который операется на знаки;
3) центральную часть отливки предлагается выполнить земленым болваном , который выступает из нижней полуформы, обеспечивая устойчивое положение;
4) толщина стенки отливки равномерна, в отливке выполняется принцип равномерного охлаждения;
5) предлагается выполнить переход от стенки к стенке плавно, с целью исключения разрушения формы, размыва и трещин;
Вывод: при соблюдении выше изложенного отливка считается технологичной.
2.2.3 Определение припусков на механическую обработку, формовочных уклонов
Таблица 1- Припуск на механическую обработку по ГОСТ 26645-85.
Номин. размер, мм Класс точности Основ. допуск, мм Степень коробл. Допол. допуск, мм Общий допуск, мм Степень точности поверх. Ряд припусков Припуск, мм
Вид уклона Высота формообразующей поверхности ,мм Величина уклона , град плюс 24,8 45 60 35?
2.2.4 Определение массы отливки
Масса отливки определяется по формуле: Мотл = Мдет Мукл Мпр где, Мотл - масса отливки, кг;
Мдет - масса детали по чертежу, кг;
Мукл - масса формовочных уклонов, кг;
Мпр - масса припусков на мехобработку, кг.
Мотл = 40 12 0 = 52 кг
Масса припусков на мехобработку определяется по формуле: Мпр = ? ? Vпр где, Мпр - масса припусков на мехобработку, кг;
? - плотность сплава, кг/дм3;
V - объем припусков на мехобработку, дм3.
Объем припусков на мехобработку определяется путем разбивки тела припусков отливки на простые геометрические фигуры, определение объема каждой фигуры и последующее суммирование фигуры.
Мпр = 7,2 ? 1,6 = 12 кг
Коэффициент использования металла определяется по формуле: КИМ = Мдет / Мотл где, КИМ - коэффициент использования металла.
КИМ = 40 / 52 = 0,76
2.2.5 Определение величин знаков, зазоров, уклонов на стержне, типа фиксатора
Таблица 3 - Величина знаков, зазоров, уклонов на стержне по ГОСТ 3212 - 92.
Положение стержня при заливке Диаметр D и длина L стержня, мм. Высота нижнего знака, мм Высота верхнего знака, мм. Уклоны, град. Зазоры, мм ? ? S1 S2 S3
При массовом типе производства, с форомовкой на автоматических формовочных линиях, предлагается использовать металлические модели, так как они более долговечны в сравнении с деревянными, точные, имеющие гладкую поверхность (стр.26, [14]).
Выбирается поверхность разъема модели совпадающая с разъемом формы, плоское горизонтальное. Предлагаемая поверхность разъема обеспечивает свободное извлечение модели из формы, свободную простановку стержня. В качестве материала модели предлагается серый чугун СЧ20, модель из чугуна обладает высокой прочностью, хорошо обрабатывается, хотя имеет большую массу и склонны к корозии (стр.27,[14]).
Металлические модели предлагается выполнять тонкостенными, усиливая их ребрами жесткости. Толщина стенок модели зависит от габаритных размеров отливки и составляет - 8 мм (стр.37, [11]).
При формовке на АФЛ, в виду высоких усилий прессования, толщина стенок модели увеличивается на 35 % и составляет - 10,8 мм.
С целью упрочнения модели предлагается выполнить ребро жесткости.
Толщина ребра жесткости составляет 0,7% от толщины стенки модели, а количество ребер жесткости выбирается из соотношения: одно ребро на 300 мм длины (стр.28 [14]).Все размеры модели расчитываются с учетом усадки сплава отливки,которая состовляет 1%.(стр.27 [11]).
Размеры моделей определяются по формуле: РМ= (5), где Р.М. - размер модель, мм, Р.О. - размер оливки, мм, У - усадка сплава, %.
РМ=216.4 1.1*216.4/100=218.7 мм
С целью легкого извлечения модели из формы на все вертикальные стенки модели по ГОСТ 3212-92 назначаются формовочные уклоны.Модель выполняется по 6 классу точности размеров ГОСТ 11961-81.
Шероховатость поверхности модели по ГОСТ 2789-80.
2.4 Разработка конструкции стержневого ящика
2.4.1 Определение массы стержня
Масса стержня определяется по формуле: Мст = ? ? Vct (6), [18] где, Мст - масса стержня, г.;
? - плотность стержневой смеси, г/см .
Мст = 1,7 ? 13529,4 = 23000 г. = 23 кг.
Объем стержня определяется по формуле: где Vct - объем стержня, см ;
d - диаметр усредненного стержня, дм;
Н - длина стержня, см. см см
Класс сложности стержня - IV ,так как стержень простой конфигурации, образует в отливках обрабатываемые поверхности, к шероховатости которых особых требований не предъявляется образующий в отливках обрабатываемые поверхности, к шероховатости которых особых требований не предъявляется (стр.60 [14]).
2.4.2 Выбор конструкции стержневого ящика
При выборе конструкции стержневого ящика учитывается: 1) массовый тип производства;
2) конструкция стержня;
3) масса стержня;
4) класс точности;
5) состав стержневой смеси - ХТС по GOLD BOX амин процессу.
При массовом производстве с учетом выше изложенного, условии формовки на автоматической стержневой линии (АСЛ), для изготовления стержня предлагается разъемный стержневой ящик со вкладышем.
2.4.3 Выбор оборудования для изготовления стержней
Для изготовления стержней с учетом массового типа производства, массы стержня 23 кг, состава смеси, предлагается АСЛ на базе автомата фирмы с продувкой амином.
Предлагаемое оборудование позволяет получить стержни,отверждаемые в контакте с оснасткой, обеспечивающее высокую размерность, точность отливки и минимальные затраты на изготовления стержня в виду отсутствия сушки. отливка конструкция расплав формовочный
2.4.4 Определение количества гнезд в стержневом ящике
Эскиз размещения гнезд в стержневом ящике, М 1:5
Габаритные размеры стержневого ящика 700*400*100
2.5 Определения габаритов в форме. Монтажная схема
2.5.1 Монтажная схема представляет собой эскиз размещения моделей в опоке
Размещения максимального количества моделей в опоке ведется с учетом: 1) размеров опоки в свету, выбранной АФЛ;
2) казмеров моделей;
3) количества моделей в опоке;
4) способа подвода расплава к отливке;
5) толщина слоя смеси вокруг отливки
При размещении моделей в опоке принимаются условно, с последующей корректировкой размеров литниковой системы: 1) диаметр стояка -
2) ширина шлакоуловителя -
3) длина питател -
2.6 Расчет литниовой системы
2.6.1 Выбор места подвода расплава к отливке, конструкция литниковой системы
При выборе места подвода расплава к отливке учитывается конструкция отливки, марка сплава отливки - чугун СЧ20, возможны дефекты литья.
Для отливки расплав предлагается подвести по разъему в тонкое место отливки для выравнивания скорости охлаждения, проходя через тонкое место отливки, расплав разогревает форму в месте подвода, а более холодные его порции поступают в массивные части отливки.
Расплав поступающий в форму, последоавательно вытесняет воздух из формы, в результате исключаются газовые раковины. Расплав в форму подводится рассредоточено через 3 питателя, в результате исключается перегреф формы.
Для отливки «Тройник» предлагается конструкция литниковой системы по разьему, так как она более проста, их широко применяют для большенства отливок, имеющих глубину от поверхности разъема до 200 мм.
2.6 Расчет литниковой системы, определение ТВГ
Площадь суммарного сечения определяется по формуле: (8), [18], где - суммарное сечение питателей на 1 отливку, см2;
G - вес отливки с прибылями, г;
- плотность сплава, г/см3;
чугуна = 7,2 г/см3;
- коэффициент расхода в литниковой системе;
t - время заливки, с;
g - ускорение свободного падения, см/с2 ;
Нр - средний гидростатический напор, см.
Время заливки определяется по формуле:
(9),[18], где S - коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава;
G - вес отливки с прибылями, кг.;
Средний гидростатический напор определяется по формуле:
(10), [18], где Н - высота стояка от уровня воронки до питателя, см;
С - общая высота отливки, см;
Р - высота отливки от питателя до ее самой высокой точки, см.
Площадь поперечных сечений шлакоуловителя и стояка определяется с учетом см2.
Выбирается соотношения площадей элементов литниковой системы
Fn:Fш:Fct =1:1,1:1,5
Площадь шлакоуловителя определяется по формуле:
(11), [18], где Fшл - площадь поперечного сечения литникового хода, см2;
п - количество отливок в форме, шт.
Fшл = 6.61*1.1*4 = 29,08 см2.
Площадь поперечного сечения стояка определяется по формуле: Fct = 6,61 ? 1,12 ? 4 = 29,6 см2.
Определение сечений элементов литниковой системы: 1) стояка
Vпит = F1пит • l1 • n (22), [18], где Vпит - объем питателей, см3;
F1пит - площадь сечения 1 питателя, см2;
l - длина питателя, см;
n - количество питателей в форме, шт. l = 2,5 см
Vпит = 6,61 ? 2,5 ? 8 = 104 см3.
Определение суммарного объема литниково-питающей системы: Vлс = Vв Vct Vшл Vпит Vп (23), [18], где Vлс - объем литниково-питающей системы, см3.
Vл.с. =474,45 812,3 1599,4 66,08 = 2952,2 см3.
Определение массы литниково-питающей системы: Рлс = ? · Vлс (24), [18], где, Рлс - масса литниковой системы, г;
? - плотность сплава, г/см3.
Рл.с. = 7,2 ? 2952,2 = 21255,84 г = 21,2 кг
Определение технологического выхода годного: ТВГ = (25), [18], где, Gотл - вес отливки, кг;
Рлс - вес литниково-питающей системы, кг;
n - количество отливок в форме, шт.
ТВГ = 52*4/52/4 21.2=208
2.6.3 Баланс металла на форму
Таблица 4 - Баланс металла на форму
Наименование статей Вес, кг.
1 2
1. Масса отливки 52
2. Масса л.с. на 1 отл. 7,1
3. Масса жидкого металла на отливку 63,029
4. Масса жидкого металла на 1 форму 126,058
5. Брак литья 5,59
6. Сливы, скраб 3,3
Вывод
На проектированном участке получен экономический эффект в сумме
3542800 руб. за счет высокопроизводительного оборудования.
При разработке проекта основное внимание уделялось отработке детали на технологичность, автоматизации и экономичности производства. В курсовом проекте использованы безотходные технологии.
Список литературы
1. Абрамов Г.Г. Справочник молодого литейщика. М: Высшая школа 1991.
