Модели, их типы и назначение

Лабораторная работа № 3

Расчет литой заготовки

 

Цель работы

Усвоить материал по разработке простейшей технологии получения литой заготовки. Уметь определять размеры моделей и стерж­ней, размеры литой заготовки по чертежу детали, выбрать оптималь­ный технологический процесс получения предложенной детали литьем.

 

Модели, их типы и назначение

Для выполнения работы следует изучить тему "Литейное производство" [1, 2].

Получение отливок осуществляется с помощью разовых, полупостоянных и постоянных форм. Несмотря на некоторое уменьшение удель­ного веса применения разовых песчаных форм, они еще широко распро­странены.

Для изготовления песчаной литейной формы необходимо иметь модельный комплект, состоящий из модели, стержневых ящиков, моде­ли литниковой системы, прибылей, подмодельных плит. Модели слу­жат для получения оттиска в литейной форме. Материалом для моде­лей и стержневых ящиков в индивидуальном и мелкосерийном произ­водстве в большинстве случаев служат древесина, иногда гипс и цемент, а для массового производства – алюминиевые сплавы, пластмассы, чугуны.

В зависимости от сложности и конфигурации отливки модели могут быть цельными или разъемными. Неразъемными (цельными) назы­ваются такие модели, которые можно заформовать и целиком извлечь из формы, получив полный отпечаток наружного контура.

Разъемными называются такие модели, которые имеют по плоскос­ти разъем. Разъем значительно облегчает процесс формовки в парных опоках.

Конструкция модели долина обеспечить легкость ее извлечения из форм. Поверхность модели должна быть гладкой, чистой, чтобы при формовке к ней не прилипал формовочный состав; прочной, не изменяться в размерах, противостоять влиянию влаги формовочной смеси, в которой модель находится в период формовки. Для этого модели лакируют и окрашивают в определенный цвет. Поверхности моделей, которые соответствуют поверхностям отливок, не подвергающимся механической обработке, окрашивают для чугунного литья в красный цвет, для стального – в синий, для цветного – в желтый. Разовые формы изготавливают при помощи деревянных или металличес­ких моделей.

На рис. 1 показаны некоторые этапы изготовления изделия – ти­па короткой трубы литьем. Видно, что в зависимости от сложности геометрии изделия каждая форма может состоять из нескольких частей, причем число частей формы определяется не только конструкци­ей отливки, но и принятой технологией изготовления формы.

 

Рис. 1. Изготовление короткой чугунной трубы

I – труба; II – разъемная модель; III – стержневой ящик; IV – стержень;

V – собранная форма; 1, 2 – верхняя и нижняя опоки, 3 – стержень, 4 – чаша,

5 – стояк, 6 – ребра, 7 – вентиляционный канал, 8 – шлакоуловитель,

9 – питатель; VI – готовая отливка с литниковой системой

Указания и пояснения к выполнению работы

 

Расчет галтелей

Галтели (рис. 4) необходимо вводить между стенками отливки – перпендикулярными или имеющими некоторый угол между собой.

 

         

 

Рис. 4. Сопряжение между стенками в отливке

 

Эта необходимость вызвана тем, что при охлаждении металла в форме возникают значительные внутренние напряжения в местах сопряжения, что может вызвать образование трещин, кроме того галтели предотвращают образование усадочных раковин. Радиус галтели R рассчитывается по формуле

,

где А и В – размеры толщины сопрягаемых поверхностей, относящиеся к отливке;

 – коэффициенты, учитывающие угол между поверхностями, острый угол предполагает больший коэффициент.

На чертеже детали (рис. 5) показаны все необходимые размеры и обозначения поверхности, требующей механической обработки.

 

 

Рис. 5. Эскиз детали

Нужно получить такую деталь литьем из цветного металла с помощью деревянной модели ручной формовкой. На рис. 6 показана модель и стержень для получения предложенной детали.

Для определений размеров модели необходимо сначала определить размеры литой заготовки без учета уклонов и галтелей. Размеры ли­той заготовки определяются с помощью таблиц, в которых заданы величины припусков на механическую обработку (табл. 1, 2, 3). К внеш­ним размерам l и D величины припусков прибавляют, от внутренних размеров d величины припусков вычитают. Размеры модели определяются из размеров отливки с учетом усадки материала. Следует сказать, что усадку необходимо считать от размера формы, в ко­торую заливается металл, т. е. от размера модели, так как размеры модели и определяют размеры формы. Ниже приведены размера отливки и модели заданной детали.

 

Размеры	I	D	d
Деталь	120	80	40
Отливка	126	86	34
Модель	127,27	86,87	34,34

Рис. 6. Эскиз модели и стержня

 

Расчет размеров модели

При расчете размеров модели необходимо учесть усадку (свойство металлов и сплавов уменьшаться в объеме и в линейных разме­рах при затвердевании и охлаждении). Размеры модели должны быть увеличена на величину усадки.

Сталь имеет усадку 1,5...2,0 %.

Серый чугун – 1,0 %.

Цветные сплавы – 1,0...1,5 %.

Пример расчета. В отливке размер должен быть 150 мм. Материал отливки – серый чугун. На модели этот размер должен быть увеличен на 1,0 %, т. е.  мм.

При выполнении моделей используется специальный метр, цена деления которого больше чем у обычного метра на величину усадки (имеются усадочные метры 1 %; 1,25 %; 1,3 %; 2,0 % и т. д.).

 

Пример расчета размеров модели

На чертеже модели указываются формовочные уклоны, радиусы галтелей, размеры стержня и его знаки (рис. 6, табл. 4, 5). Пример разработки литейной технологии приведен в приложении (рис. 1, 2).

 

Порядок выполнения работы

1. Получить конструкторский чертеж детали у преподавателя.

2. Определить линию разъема модели и формы и положение отливки в форме.

3. Определить количество стержней, их контуры, размеры знаков.

4. Определить припуски на механическую обработку.

5. Определить размеры уклонов и галтелей.

6. Рассчитать вес отливки.

7. Рассчитать размеры модели и стержня, вычертить их.

 

Содержание отчета

1. Чертеж детали с разработанной литейной технологией (указать разъем, величину уклонов, галтелей, припусков на механическую обработку, определить контур стержня и его границы).

2. Характеристика материала (химический состав, предел прочности на растяжение).

3. Расчет размеров модели с учетом усадки.

4. Расчет веса отливки.

5. Эскиз модели и стержня с размерами.

 

6. Контрольные вопросы

1. Что относится к модельному комплекту?

2. Назначение модели и требования, предъявляемые к ее изготовлению.

3. Назначение стержней и стержневых знаков.

4. В каких случаях назначаются припуски на механическую обработку и их определения?

5. Назначение формовочных уклонов и их определения.

6. Назначение галтелей и их определение.

7. Как учитывается усадка металла при изготовлении моделей?

8. Что называется черновым весом отливки?

9. Чем размеры модели отличаются от размеров отливки?

10. Чем размеры отливки отличаются от размеров конструкторского чертежа?

 

Рекомендуемая литература

1. Дальский А. М. и др. Технология конструкционных материалов. – М.: Машиностроение, 1985.

2. Кнорозов Б. В. и др. Технология металлов. – М.: Металлургия, 1979.

 

 

Таблица 1

 

Лабораторная работа № 3

Расчет литой заготовки

 

Цель работы

Усвоить материал по разработке простейшей технологии получения литой заготовки. Уметь определять размеры моделей и стерж­ней, размеры литой заготовки по чертежу детали, выбрать оптималь­ный технологический процесс получения предложенной детали литьем.

 

Модели, их типы и назначение

Для выполнения работы следует изучить тему "Литейное производство" [1, 2].

Получение отливок осуществляется с помощью разовых, полупостоянных и постоянных форм. Несмотря на некоторое уменьшение удель­ного веса применения разовых песчаных форм, они еще широко распро­странены.

Для изготовления песчаной литейной формы необходимо иметь модельный комплект, состоящий из модели, стержневых ящиков, моде­ли литниковой системы, прибылей, подмодельных плит. Модели слу­жат для получения оттиска в литейной форме. Материалом для моде­лей и стержневых ящиков в индивидуальном и мелкосерийном произ­водстве в большинстве случаев служат древесина, иногда гипс и цемент, а для массового производства – алюминиевые сплавы, пластмассы, чугуны.

В зависимости от сложности и конфигурации отливки модели могут быть цельными или разъемными. Неразъемными (цельными) назы­ваются такие модели, которые можно заформовать и целиком извлечь из формы, получив полный отпечаток наружного контура.

Разъемными называются такие модели, которые имеют по плоскос­ти разъем. Разъем значительно облегчает процесс формовки в парных опоках.

Конструкция модели долина обеспечить легкость ее извлечения из форм. Поверхность модели должна быть гладкой, чистой, чтобы при формовке к ней не прилипал формовочный состав; прочной, не изменяться в размерах, противостоять влиянию влаги формовочной смеси, в которой модель находится в период формовки. Для этого модели лакируют и окрашивают в определенный цвет. Поверхности моделей, которые соответствуют поверхностям отливок, не подвергающимся механической обработке, окрашивают для чугунного литья в красный цвет, для стального – в синий, для цветного – в желтый. Разовые формы изготавливают при помощи деревянных или металличес­ких моделей.

На рис. 1 показаны некоторые этапы изготовления изделия – ти­па короткой трубы литьем. Видно, что в зависимости от сложности геометрии изделия каждая форма может состоять из нескольких частей, причем число частей формы определяется не только конструкци­ей отливки, но и принятой технологией изготовления формы.

 

Рис. 1. Изготовление короткой чугунной трубы

I – труба; II – разъемная модель; III – стержневой ящик; IV – стержень;

V – собранная форма; 1, 2 – верхняя и нижняя опоки, 3 – стержень, 4 – чаша,

5 – стояк, 6 – ребра, 7 – вентиляционный канал, 8 – шлакоуловитель,

9 – питатель; VI – готовая отливка с литниковой системой