Проектирование заготовок в машиностроении

Проектирование заготовок в машиностроении

 

Методические указания

к выполнению контрольной работы

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК»

по дисциплине

«Проектирование заготовок в машиностроении»

для студентов направления 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечения машиностроительного производства»,

всех форм обучения

 

Сарапул

Кафедра «Технология машиностроения металлорежущие станки и инструменты»

Разработала к.т.н, доцент Иванова Татьяна Николаевна

 

Протокол от 1 сентября 2014 г. № 9

 

 

 

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Проектирование заготовок в машиностроении», разработала к.т.н, доцент Иванова Татьяна Николаевна.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ... 4

2. ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК.. 4

3. АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ.. 4

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА.. 6

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ.. 6

6. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИВЕДЕННЫХ ЗАТРАТ ПО ВЫБРАННЫМ СПОСОБАМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ, ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ 7

7. ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ.. 7

8. ВЫБОР ПОВЕРХНОСТИ РАЗЪЕМА ФОРМЫ... 8

9. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ВЫБРАННОМУ СПОСОБУ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ.. 9

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБЫЛЕЙ, МЕСТА ИХ УСТАНОВКИ И КОНСТРУКЦИИ.. 10

11. РАСЧЕТ МАССЫ ОТЛИВКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАЛЛА 13

12. НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ.. 16

13. ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ.. 17

 

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Закрепить теоретические положения по выбору способа получения заготовок, выработать навыки проектирования отливки, оформления чертежа отливки и элементов литейной формы в соответствии с ГОСТ 3.1125-88, составления технических требований на изготовление отливки.

ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК

· анализ служебного назначения изделия;

· определение типа производства;

· предварительный выбор способов изготовления отливки;

· сравнительные расчеты приведенных затрат по выбранным способам изготовления отливки, выбор оптимального способа изготовления отливки;

· выбор положения отливки в форме при заливке;

· выбор места и конфигурации плоскости разъема формы;

· анализ технологичности конструкции изделия применительно к выбранному способу изготовления отливки, при необходимости внесение изменений в конструкцию изделия;

· определение припусков и допусков по ГОСТ 26645-85, определение размеров отливки;

· определение необходимости использования прибылей, места их установки и конструкции;

· расчет массы отливки и определение коэффициента использования металла;

· назначение технических требований;

· выполнение чертежа отливки по ГОСТ 3.1125-88.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Тип производства предварительно определяется по массе и программе выпуска изделия (табл. 1).

Таблица 1

Предварительный выбор типа производства

Тип производства	Число обрабатываемых деталей одного типоразмера в год
тяжелых (масса свыше 100 кг)	средних (масса от 10 до 100 кг)	легких (масса менее 10 кг)
Единичное	до 5	до 10	до 100
Мелкосерийное	5-100	10-200	100-500
Среднесерийное	100-300	200-500	500-5000
Крупносерийное	300-1000	500-5000	5000-50000
Массовое	свыше 1000	свыше 5000	свыше 50000

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Способы изготовления отливки выбираются в зависимости от массы и габаритов, материала отливки и типа производства (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики способов изготовления отливок

Способ изготовления отливки	Материал	Масса отливки, кг	Тип производства, объем рентабельной партии	Область применения
Литье в песчано-глинистые формы	Черные металлы	0,05-200000	Все типы производства	Станины, корпуса, рамы, цилиндры, зубчатые колеса, крышки, кронштейны и т.д.
Цветные сплавы	0,05-1000
Литье в оболочковые формы	Черные металлы, алюминиевые сплавы	0,03-250	Все серийные типы производства, массовое производство	Рычаги, крышки, муфты, диски, втулки, кронштейны, рукоятки и т.д.

Продолжение табл. 2

 

Литье в кокиль	Чугун	до 100	Все серийные типы производства, массовое производство. Объем рентабельной партии – не менее 20 крупных или 400 мелких отливок в год	Кривошипы, кронштейны, втулки, крышки, корпуса, рычаги, шкивы и т.д.
Сталь	до 50
Цветные металлы	до 500
Литье по выплавляемым моделям	Черные металлы, цветные сплавы	0,07-300	Все типы производства	Отливки повышенной точности, тонкостенные, из труднообрабатываемых сплавов
Литье под давлением	В основном цветные металлы и сплавы	0,05-100	Массовое и крупносерийное производство	Отливки с малой толщиной стенок повышенного качества
Центробежное литье	Черные металлы, цветные сплавы	0,05-1000	Все типы производства	Тела вращения: трубы, гильзы, шкивы, маховики, муфты и т.д.

Литейные уклоны

На все поверхности, перпендикулярные плоскости разъема, назначаются литейные уклоны. Наличие литейных уклонов обусловлено особенностями технологии литья. В случае литья в песчано-глинистые формы уклоны предназначены для предотвращения разрушения формы при извлечении модели, в случае литья в кокиль – для облегчения извлечения отливки из кокиля и т.д. Величина уклонов зависит от высоты поверхности, способа изготовления отливки и определяется по ГОСТ 3212-92. Для отливок, изготавливаемых литьем в кокиль, величину уклонов увеличивают в 3 раза по сравнению с величинами, определенными по ГОСТ 3212-92.

Пример отработки конструкции на технологичность

В качестве примера рассмотрим отработку на технологичность конструкции отливки крышки для литья в песчано-глинистые формы.

Конструкция отливки (рис. 3) обеспечивает возможность формовки по модели без отъемных частей. Отсутствуют сложные фасонные поверхности, конфигурация отливки простая. Конструкция отливки позволяет изготавливать центральное отверстие при помощи стержня на двух знаках, что обеспечивает отвод газов и удобство установки стержня. Серый чугун относится к сплавам с малой склонностью к усадке, толщина стенок отливки практически одинакова, что обеспечивает одновременное затвердевание и уменьшает вероятность образования усадочных раковин и усадочной пористости. Последнее является особенно важным с точки зрения обеспечения требуемых эксплуатационных свойств (в первую очередь герметичности крышки).

Габаритный размер отливки составляет (3×180+60)/3=200 мм. Соответственно это мелкая отливка. Для литья чугунов в песчано-глинистые формы минимальная толщина стенок отливки составляет 4-5 мм. В отливке толщина стенок больше минимально допустимой, следовательно, увеличивать толщину стенок не требуется.

Для литья чугунов в песчано-глинистые формы минимальный диаметр отливаемых отверстий составляет 10 мм, а значит, можно получить в литье центральное отверстие диаметром 60 мм и четыре отверстия диаметром 10 мм. Получение центрального отверстия способствует выравниванию толщин стенки отливки, снижению затрат на дальнейшую механическую обработку отливки. Выполнение в литье отверстий диаметром 10 мм приведет к удорожанию модельной оснастки, увеличению трудоемкости сборки и контроля литейной формы, возникновению вероятности появления брака вследствие разрушения тонких песчано-глинистых стержней струей расплавленного металла. Поэтому отверстия диаметром 10 мм в отливке выполняться не будут.

Переходы между стенками отливки должны быть закруглены для предотвращения концентрации напряжений и появления трещин (радиусы и на рис. 3). Так как отношение толщин сопрягаемых стенок мало (16/10=1,6), то (16+10)/4=6,5 мм. Округляем найденное значение до ближайшего числа из нормального ряда чисел – 8 мм. Радиусы , и принимаем равными радиусам и .

На поверхности, перпендикулярные плоскости разъема (поверхности 3, 5, 9 на рис. 1), назначаем уклоны , , (рис. 3) по ГОСТ 3212-92.

Таблица 3

Назначение литейных уклонов

№ поверхности	Высота поверхности	Уклон
	16 мм	1°30¢
	39 мм	1°
	5 мм	1°30¢

 

Рис. 3. Отработка конструкции отливки крышки на технологичность

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Назначение технических требований проводится для соответствующих видов сплавов по ГОСТ 977-88, ГОСТ 1412-85, ГОСТ 7293-85, ГОСТ 1215-79.

Рекомендуется располагать пункты технических требований в следующем порядке:

· требования к материалу, термической обработке, к свойствам материала отливки;

· размеры, предельные отклонения размеров, массы, формы, взаимного расположения поверхностей, не указанные на чертеже и условных изображениях;

· требования к качеству поверхностей, указания об их отделке и покрытии;

· нормы точности отливки (класс размерной точности отливки, степень коробления элементов отливки, степень точности поверхностей отливок, ряд припусков на обработку);

· значение номинальной массы детали, массы припусков на обработку, технологических припусков и массы отливки.

Технические требования на изготовление отливки размещаются над основной надписью чертежа. Заголовок “Технические требования” над текстом не пишется. Пункты технических требований должны иметь сквозную нумерацию, каждый пункт записывается с красной строки.

ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ

Чертеж отливки выполняется по ГОСТ 3.1125-88. Главный вид (или разрез) размещают в положении, какое отливка занимает в форме.

Построение чертежа рекомендуется выполнять в таком порядке:

· тонкими линиями вычерчивается контур детали;

· вычерчиваются припуски на механическую обработку;

· вычерчиваются литейные напуски – литейные уклоны и радиусы скругления;

· полученные контуры отливки обводят основными линиями;

· размеры отливки проставляют в соответствии с системой размеров детали, кроме размеров отливки указывают основные размеры детали.

На рис. 7 показан чертеж отливки крышки.

Рис. 7. Чертеж отливки крышки

 

 

Технические требования:

1. HB 187, не более; 300 МПа.

2. Неуказанные литейные радиусы 8 мм.

3. Неуказанные литейные уклоны 1°30¢.

4. Смещение Æ88,2_±1,6 относительно Æ180_±2 не более 1 мм.

5. Допускаемое отклонение массы ±5 %.

6. На поверхностях отливки не допускаются остатки пригара, ужимины. На обрабатываемой поверхности фланца допускаются дефекты не более 50 % фактического припуска на обработку. Суммарная площадь дефектов не более 5 % от общей площади фланца.

7. Остатки питателей после отламывания зачистить “заподлицо” с поверхностью отливки.

8. Точность отливки 10-6-15-9 СМ 1 ГОСТ 26645-85.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Михайлов А.В. Основы проектирования технологических процессов машиностроительных производств: Учеб. пособие/ Михайлов А.В., Расторгуев Д.А., Схиртладзе А.Г. – Старый Оскол: ТНТ, 2013.-92 с.
2. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении: Учеб. пособие/ Богодухов С.И., Проскурин А.Д., Сулейманов Р.М. под ред. Богодухова С.И. – Старый Оскол: ТНТ, 2013.-512 с.
3. Афанасьев, А.А. Технология конструкционных материалов: Учебник/Афанасьев А.А., Погонин А.А.- Старый Оскол: ТНТ,2014.-656с.
4. Бахарев, В.П.Проектирование и конструирование в машиностроении. В 2-х частях. Часть 2. Моделирование и прогнозирование развития технических систем машиностроения: Учеб. пособие/ Бахарев В.П., Дубинин А.П.., Схиртладзе А.Г.- Старый Оскол: ТНТ,2013-204с.
5. Материаловедение. Технология композиционных материалов: Учебник/ Кобелев А.Г., Шаронов М.А., Кобелев О.А.- М.: КНОРИУС, 2014.-270с.- (Бакалавриат).
6. Кириллов, Е.С. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: Учеб. Пособие/ Кириллов Е.С., Меринов В.П., Схиртладзе А.Г.- Старый Оскол: ТНТ, 2014.-156с.
7. Проектирование производство продукции: Учеб. Пособие/ Воронцова А.Н., Полянчиков Ю.Н., Схиртладзе А.Г.- Старый Оскол: ТНТ, 2014.- 264с.
8. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении: Учеб. пособие/ Богодухов С.И., Проскурин А.Д., Сулейманов Р.М. под ред. Богодухова С.И. – Старый Оскол: ТНТ, 2013.-512 с.
9. Справочник по чугунному литью: 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Н.Г. Гершовича. – М.: Машиностроение, 1960. – 796 с.
10. Справочник литейщика: стальное фасонное литье / Под ред. Рубцова Н.Н.. – М.: Машиностроение, 1962. – 611 с.
11. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
12. ГОСТ 3212-92. Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров.
13. ГОСТ 3.1125-88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.
14. ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические требования.
15. ГОСТ 1412-85. Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки.
16. ГОСТ 7293-85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки.
17. ГОСТ 1215-79. Отливки из ковкого чугуна. Общие технические требования.

 

Приложение 1

Задания к КОНТРОЛЬНОЙ работе

Вариант №1

Материал: сталь 35Л

Вариант №2

Материал: Ал4

Наим.:Ступица

Наим.:Шкив

Вариант №3

Наим.:Штурвал

Материал: Ал9

Вариант №4

Наим.:Корпус

Материал: Ал9

Вариант №5

Наим.:Серьга

Материал: сталь 30Л

Вариант №6

Материал: сталь 25Л

Вариант №7

Материал: сталь 35Л

Наим.:Фланец

Наим.:Зубчатое колесо

Вариант №8

Наим.:Корпус

Материал: Ал4

Вариант №9

Наим.:Корпус подшипника

Материал: СЧ18

Вариант №10

Наим.:Полумуфта

Материал: СЧ21

Вариант №11

Наим.:Корпус подшипника

Материал: СЧ18

Вариант №12

Наим.:Серьга

Материал: СЧ15

Вариант №13

Наим.:Ручка

Материал: Ал4

 

Проектирование заготовок в машиностроении

 

Методические указания

к выполнению контрольной работы

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК»

по дисциплине

«Проектирование заготовок в машиностроении»

для студентов направления 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечения машиностроительного производства»,

всех форм обучения

 

Сарапул

Кафедра «Технология машиностроения металлорежущие станки и инструменты»

Разработала к.т.н, доцент Иванова Татьяна Николаевна

 

Протокол от 1 сентября 2014 г. № 9

 

 

 

Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Проектирование заготовок в машиностроении», разработала к.т.н, доцент Иванова Татьяна Николаевна.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ... 4

2. ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК.. 4

3. АНАЛИЗ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ.. 4

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА.. 6

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ.. 6

6. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИВЕДЕННЫХ ЗАТРАТ ПО ВЫБРАННЫМ СПОСОБАМ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ, ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ 7

7. ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ОТЛИВКИ В ФОРМЕ.. 7

8. ВЫБОР ПОВЕРХНОСТИ РАЗЪЕМА ФОРМЫ... 8

9. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ВЫБРАННОМУ СПОСОБУ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ.. 9

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБЫЛЕЙ, МЕСТА ИХ УСТАНОВКИ И КОНСТРУКЦИИ.. 10

11. РАСЧЕТ МАССЫ ОТЛИВКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТАЛЛА 13

12. НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ.. 16

13. ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ОТЛИВКИ.. 17

 

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Закрепить теоретические положения по выбору способа получения заготовок, выработать навыки проектирования отливки, оформления чертежа отливки и элементов литейной формы в соответствии с ГОСТ 3.1125-88, составления технических требований на изготовление отливки.