Содержание
Оглавление2
1.Введение3
2.Техническое задание4
3.Расчет конструктивных параметров комбинированного баллона5
4.Расчет технологических параметров намотки комбинированного баллона9
4.1 Расчет траекторно-угловых и временных параметров намотки9
4.2 Расчет временных параметров намотки10
5.Проектирование технологического процесса холодной штамповки цилиндрической части заодно с задним днищем лейнера11
5.1 Анализ технологичности формы и конструктивных элементов заготовки11
5.2 Требования к материалу детали и особенности штампуемости материала12
5.3 Выбор метода и способа штамповки13
5.4 Расчет исходной заготовки14
5.5 Условие применения прижима при вытяжке цилиндрических деталей14
5.6 Определение числа операций вытяжки14
5.7 Расчет силовых параметров вытяжки15
5.8 Продольный обжим цилиндрического стакана16
5.9 Расчет силовых параметров обжима16
5.10 Оборудование для холодной штамповки цилиндрической части (с задним днищем) лейнера17
6.Проектирование технологического процесса горячей объемной штамповки переднего днища19
7.Проектирование технологического процесса сборки лейнера20
7.1 Сборка металлического лейнера20
7.2 Испытания баллона20
7.3 Маршрутный технологический процесс изготовления баллона22
Список использованной литературы26
Выдержка из текста работы
Данный курсовой проект включает в себя все элементы литейного производства, начиная с выбора марки материала и заканчивая готовой отливкой, со всеми расчётами припусков для последующей механической обработки детали. Отливка ведётся в песчано-глинистой форме, что является наиболее выгодным в условиях единичного производства. В качестве материала отливки выбрана сталь 40X, как наиболее подходящая по литейным свойствам соответственно, так как конечный продукт производства — «звёздочка», возможны значительные нагрузки и данный материал в соответствии с выбранным способом литья является наиболее приемлемым, как с технологической, так и с экономической точки зрения.
2. Литье
Литье (литейное производство) — один из основных способов изготовления металлических заготовок и деталей. Отливки — продукция литейного производства. Сущность получения отливок заключается в том, что расплавленный и перегретый металл или сплав заливается в заранее приготовленную литейную форму, внутренняя полость которой с максимальной степенью приближения воспроизводит конфигурацию и размеры получаемой отливки. Заполнение литейной формы (полости) расплавом осуществляется через каналы, называемые литниковой системой. Наружные очертания отливки образуются стенками полости формы, а внутренние поверхности и отверстия образуются с помощью специальных вставок в литейные формы, называемых стержнями. При затвердевании в литейной форме металл приобретает (сохраняет) очертания полости литейной формы и стержней.
3. Характеристика материала детали
Для производства отливок используется сплавы черных металлов: высокопрочные, ковкие и другие виды чугунов; углеродистые и легированные стали; сплавы цветных металлов; медные (бронзы и латуни), цинковые, алюминиевые и магниевые сплавы; сплавы тугоплавких материалов: титановые, молибденовые, вольфрамовые и другие.
Литейные сплавы должны обладать высокими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью, малыми усадкой и склонностью к образованию трещин); требуемые физическими и эксплутационными свойствами. Для изготовления стальных отливок используют углеродистые и легированные стали. Механические свойства легированных литейных сталей определяются количеством легирующих элементов. Легирование значительно повышает механические и эксплутационные свойства (жаропрочность, износостойкость, коррозионную стойкость).
Для изготовления детали «звездочка» способом литья используется материал — сталь 40Х ГОСТ 4543-71.
Литейные стали, имеют плохие литейные свойства: пониженную жидкотекучесть, значительную усадку (до 2,5%), что приводит к образованию усадочных раковин и пористости в отливках; стали склонны к образованию трещин.
Механические свойства легированных литейных сталей определяются количеством легирующих элементов:
Таблица 1.
|
Марка стали |
Предел текучести |
Временное сопротив- ление |
Относительное удлинение |
Относитель- ное сужение |
Ударная вязкость |
|
|
МПа |
МПа |
% |
% |
кДж/М2 |
||
|
40Х |
500 |
650 |
12 |
25 |
400 |
Состав стали 40ХЛ по ГОСТ 4543-71:
Массовая доля элементов:
Таблица 2.
|
С,% |
Si,% |
Mn,% |
Cr,% |
|
|
0.36 — 0.44 |
0.17 — 0.37 |
0.5 — 0.8 |
0.8 — 1.1 |
4. Технология песчано-глинистой формы
Большая часть отливок изготавливается в песчано-глинистых формах. Данный способ отличается большой универсальностью. В этих формах можно изготавливать отливки простой и очень сложной конфигурации, массой от нескольких граммов до сотен тонн. В качестве литейных сплавов — чугуны, сталь, цветные сплавы. Это наиболее распространенный способ изготовления крупных отливок сложной формы. При этом точность размеров и качество поверхности получаемых отливок не всегда удовлетворяют требованиям современного производства.
Весь цикл изготовления отливки по данному способу состоит из ряда основных и вспомогательных операций, осуществляемых как параллельно, так и последовательно: изготовление модельного комплекта; приготовление формовочных и стержневых смесей; изготовление стержней и литейной формы; сушка стержней и форм; сборка формы; заливка формы расплавом; затвердевание и охлаждение металла в форме; выбивка отливки из формы; удаление элементов литниковой системы; удаление стержней и очистка поверхностей отливки.
5. Изготовление нижней полуфомы
На ровном основании устанавливается модель низа в перевёрнутом положении. Прикладывают модель питателя, устанавливается опока, далее изготовляется формовочная смесь, особенно тщательно в узлах и у стенок опоки. Далее делаются проколы для вывода образующихся газов.
6. Изготовление верхней полуформы
Устанавливается литниковая система:
а) модель стояка;
б) модель прибыли;
в) модель выпора.
Затем в том же порядке устанавливается опока, уплотняется формовочная смесь, делаются проколы.
Когда изготовление верхней и нижней полуформ закончено, изготовляют из голов формы модель. Для этого в модель ввертывают подъём, а затем её слегка расталкивают ударами молотка по подъёму. Извлекают модель не разбивая полуформ. В заключении повреждённые участки заделывают и в целях повышения потребительски качеств, полуформы высушивают.
7. Выбор способа формовки
При использовании песчано-глинистых смесей в процессе формовки выполняют следующие технологические операции:
1) уплотнение смеси, позволяющее получить точный отпечаток модели в форме и придать ей необходимую прочность и другие свойства;
2) устройство в форме вентиляционных каналов, облегчающих выход из полости формы образующихся при заливке расплавов газов.
3) извлечение модели из формы;
4) отделку и сборку формы.
Исходя из характера производства (единичное) выбираем ручную формовку. Следует отметить, что ручная формовка в тяжелом машиностроении оснащена большим количеством вспомогательных механизмов для уплотнения формовочной смеси. Таким образом, в единичном производстве ручная формовка в чистом виде почти не используется. По способу формовки — формовка в опоках.
8. Основная характеристика формовочной смеси
Формовочная смесь — это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных форм. Формовочные смеси по характеру использования разделяют на облицовочные, наполнительные и единые.Формовочные смеси должны иметь высокую огнеупорность, достаточную прочность и газопроницаемость, пластичность, податливость.
Таблица 3.
|
Смесь |
Масса отливки, кг |
Толщина стенки отливки, мм |
Свойства смеси |
|||
|
Газопроницаемость, Ст.ед. |
Влажность, % |
Предел прочности при сжатии, кПа |
||||
|
Единая для формовки по-сырому |
До 100 |
25 |
90 |
4 |
39 |
9. Основная характеристика стержневой смеси
Стержневая смесь — это многокомпонентная смесь формовочных материалов, соответствующая условиям технологического процесса изготовления литейных стержней. Стержни при заливке расплавленного металла испытывают значительные тепловые и механические воздействия по сравнению с формой, поэтому стержневые смеси должны более высокую огнеупорность, газопроницаемость, податливость, малую газотворную способность, легко выбиваться из отливок.
Таблица 4.
|
Состав смеси, масса % |
Зерновой состав песка |
||||
|
Отработанная смесь |
Кварцевый песок |
Глина |
Сульфитная барда |
||
|
70 |
16,5 |
5 |
0,5 |
016А |
Газопроницаемость — т.е. способность пропускать газы и водяные пары при заливке формы расплавом.
Податливость — способность формовочной смеси несколько уменьшаться под воздействием сжимающих сил, возникающих при усадке металла в процессе его затвердения и дальнейшего охлаждения.
Огнеупорность — свойство формовочной, а также стержневой смеси не оплавляться, не разминаться, не спекаться под воздействием высоких температур, возникающих при литье готовой продукции.
10. Характеристика песчано-глинистой смеси (стержневой) для отливки зубчатого колеса
Таблица 5.
|
Состав смеси |
||||||||||
|
Зерновая часть, % |
Связывающ. мат. и вес зерновой части смеси |
Зерновая основа |
Влажность |
Глиностерж. |
Газопроницаемость во влажном состоянии |
Предел прочности |
||||
|
Смеси, % |
По весу, % |
|||||||||
|
Кварцевого песка |
Глины |
Неводные материалы |
Водные материалы сульфатно-смертного барда, удельный вес |
При сжатом влажном состоянии |
При разрыве в сухом состоянии |
|||||
|
96 — 97 |
3 — 4 |
2,0 — 4,0 |
2,5 — 3,5 |
50 — 100 |
3,5 — 4,5 |
4 — 7 |
min 100 |
0,1 — 0,2 |
4 |
11. Эскиз детали и технологичность конструкции
колесо зубчатое
Рисунок 1.
Назначение:
1. Отливки третей группы сложности.
2. Внешнее очертание и конструкция литой детали простые, модель и форму для неё можно изготовить с одним плоским разъёмом; части модели легко извлекаются из формы. Это можно проверить с помощью метода теневого рельефа.
3. По характеру внутренних полостей и отверстий в отливке применяется стержень простой формы.
4. Толщина стенки назначается наименьшей, но обеспечивающий необходимую прочность детали;
5. Чтобы исключить осыпание формовочной смеси в углах модели при её извлечении из формы, выполняют округление при сопряжении стенок отливки.
6. Отливку в форме располагают так, чтобы затвердевание начиналось в тонких местах, постепенно распространяясь на более толстые и заканчивается в прибылях установленных на самых массивных местах.
7. Вся отливки располагается в нижней опоке, во избежание перекоса и других дефектов. Положение отливки в форме должно обеспечивать применение min качества стержней, обрабатываемые поверхности ответственного назначения располагаются в нижней части формы.
8. Количество разъёмов должно быть минимальным. В данном случае имеется 1 разъём, а поверхность разъёма плоская.
12. Выбор положения отливки в форме и плоскость разъёма модели и формы
Решение вопроса о положении отливки производится с учётом требований равномерного и направленного затвердевания металла. Необходимо так же учесть, что положение отливки в форме должно обеспечивать удобство изготовления и сборки формы.
Всю отливку рекомендуется расположить в одной (нижней) опоке во избежания перекосов, смещений и других факторов. По данной рекомендации и учитывая совокупность требований, получаем:
* положение отливки горизонтально;
* применяется 1 стержень;
* отливка располагается в верхней и нижней опоках.
13. Припуски на механическую обработку и технологически припуски отливки
Припуск на механическую обработку -дополнительный слой металла, который удалится в процессе механической обработки, чтобы обеспечить заданную точность и качество поверхности отливки. Припуск на механическую обработку зависит от материала отливки, способа ее изготовления, расположения отливки в форме и наибольшего габаритного размера литой детали.
Припуск зависит от класса точности и при наибольшем размере 402,5 мм, по таблице ПЗ принимаем следующие припуски на механическую обработку: 3 мм на сторону внешнюю и 2 мм на все остальные.
Технологический припуск применяется для упрощения и облегчения процесса изготовления отливки. В данном случае назначаются формовочные уклоны (для удобства извлечения модели из формы без разрушения её), напуски (для упрощения изготовления отливки и назначаются взамен электронов, которые не выполняются при литье).
14. Выбор стержней
Для получения крупных отверстий и полостей в отливке применяются, стержни места соединения литейной формы со стержнем называются знаковыми частями (знаками). Их функция заключается в обеспечении правильного и устойчивого положения стержня в форме.
Размеры знаков стержней и зазоры между знаками стержней и модели принимают по ГОСТ 3606-80. Размеры знаков имеют важное техническое значение. Они определяются удобством сборки формы, требованием точной фиксации, а также с учётом действующих на стержень усилий при заливке.
Рисунок 2.
Таблица 6.
|
Высота знака |
h1 |
35 |
|
|
h |
35 |
||
|
Длина стержня |
L |
135 |
|
|
Зазоры |
S1 |
2,1 |
|
|
Зазоры |
S2 |
2,1 |
|
|
Диаметр стержня |
Dc |
85 |
15. Формовочные уклоны
Формовочные уклоны модельного комплекса служат для удобства извлечения модели из формы без ее разрушения и для свободного удаления стержня из стержневого ящика. Уклоны выполняют в направлении извлечения модели из формы. Величина уклона зависит от материала модели, способа изготовления отливки и высоты боковой поверхности и составляет 0,5-3.
Величина уклонов зависит от размеров и места расположения поверхности.
Принимаем деревянный модельный комплект по ГОСТ 3212-80 (табл. П9).
Формовочные уклоны осн. Формообразующих поверхностей модельного комплекта для применения песчано-глинистой смеси.
Рисунок 3.
|
Высота |
Формовочный уклон |
|||
|
поверхности, |
модельного комплекта |
|||
|
мм |
||||
|
H |
148 |
32′ |
||
|
h1 |
9,9 |
2o17′ |
||
|
h2 |
88 |
32′ |
||
|
h3 |
6,5 |
43′ |
16. Прибыли и выпоры
Прибыли применяются при изготовлении отливок из стали. Прибыль — специальный технологический прилив к поверхности отливки, затвердевающий позднее самой отливки. В прибыли формируется усадочная раковина, поэтому применение прибылей позволяет получить отливки без усадочных дефектов. Прибыли различают по месту расположения: верхние, боковые; по конфигурации: открытые, закрытые; по способу заливки: проточные, сливные, независимого действия; по способу воздействия на металл, для его перемещения в отливке: гравитационные, газовые, атмосферные; по условию обогрева: обычные, утеплённые, подогревные; по способу отделения от отливок: отрезаемые и отбиваемые. Форма прибылей определяется геометрией питательного теплового узла.
17. Требования при конструировании прибылей
Прибыль должна застывать позже отливки и обеспечивать в течении всего периода затвердевания достаточное питание теплового узла. Прибыль следует размещать по возможности в верхней части отливки с тем, чтобы она выполняла ещё и выпора. Конструкция прибыли должна обеспечивать удобства формовки и удаления её при обработке отливки.
Выпоры предназначены для вывода воздуха и газа из плоскости формы при заливке. Их используют также для уменьшения динамического давления металла на форму.
Выпоры используют для питания отливки жидким металлом в процессе её затвердевания. В выпоре образуется усадочная раковина, при кристаллизации высота выпора равна высоте верхней опоки.
18. Литниковая система
Литниковая система — это система каналов, через которые расплавленный металл подводят в полость формы. Литниковая система должна обеспечивать заполнение литейной формы с необходимой скоростью, задержание шлака и других неметаллических включений, выходов паров и газов из полости формы, непрерывную подачу расплавленного металла к затвердевающей отливке.
19. Расчёт литниковой системы
Расчёт является определением размеров основных элементов литниковой системы: питателя, коллектора, стояка.
М=1,3*m,
М — масса отливки с учётом припусков на механообработку и технологических припусков, но без прибылей и выпоров. Для определения массы отливки m определим её объём и умножим на плотность сплава.
m=р*V
р = 7800 кг/м3 (плотность легированных конструкционных сталей).
V=V1+V2+V3
V1= *l1*(R12-R22)
V2= *l3*(R22-R32)
V3= *L*(R32-r12)
V= *(l1(R12-R22)+ l3(R22-R32)+ L(R32-r12)=0.0051 м3
m = 7800*0.0051 = 39,43 кг
M = 1,3*39,43 = 51,26 кг
Определим:
1) плотность жидкого металла =7800 кг/ м3
2) коэффициент расхода литниковой системы, зная толщину стенки t=64,8 мм ( =0,3)
3) время заполнения формы металлом =19,4 (с)
4) расчётный напор жидкого металла при заливке формы
Нст — высота стояка над питателем, мм;
Hom — общая высота отливки;
h — высота отливки выше места подвода металла (высота отливки над питателями), м.
Нст = 0,1 (м);
Hom = 0,077 (м);
h= 6,2 мм = 0,0062 (м);
Нр = 0,1 (м)
В итоге получаем
Fnum = 385,53 мм2
Fпит = 192,7 мм2
Соотношение площадей поперечных сечений всех элементов литниковой системы можно принять следующим:
Fпит: Fл.х: Fст=1:1,1:1,2 ;
Где Fл.х. — площадь сечения литникового хода (коллектора или шлакоуловителя).
Fл.х = 192,7*1,1 = 212,04 мм2. .
Fст = 385,53 = 520,46 мм2.
20. Литниковая система
Рисунок 4. 1-чаша (воронка). 2-стояк.
Список используемой литературы
1) М.Д Харчук, В.И. Черменский, Г.А. Сидоренко. Методические указания к курсовому проекту по разделу «Литейное производство», 1985.-30 с.
2) А.М. Дальский, Н.П. Дубинин, И.А. Артюнова и др. Технология конструкционных материалов: учебник для машиностроительных специальностей вузов, 2-е., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985.-488 с., ил.
3) А.И. Чегаев. Основы прогрессивных технологий: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 1999.-155 с.
4) В.Н. Журавлев, О.И. Николаева. Справочник Машиностроительные детали. — М.: Машиностроение, 1999.-480 с., ил.
5) А.П. Емильянова. Технология литейной формы: Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1979.-240 с., ил.
