Проектирование металлической формы-кокиля для производства отливок из цветного металла марки ЛС59-1
1. Введение
В настоящее время президентом РФ поставлена задача по удвоению
национального валового продукта (НВП). В связи с этим большое внимание обращено
на развитие машиностроения, определяющего прогресс в экономике страны. Большие
задачи стоят и перед литейным производством. Значение литейного производства в
народном хозяйстве чрезвычайно велико: почти все машины и приборы имеют литые
детали. Нет такой отрасли машиностроения, приборостроения, строительства, где
не применяли бы отливки.
Литьё является одним из старейших способов, которым ещё в древности
пользовались для производства металлических изделий - вначале из меди и бронзы,
затем из чугуна, а позже из стали и других сплавов.
Основными процессами литейного производства являются плавка металла, изготовление
форм, заливка металла в формы и охлаждение, выбивка, чистка, обрубка отливок,
термическая обработка и контроль качества отливок.
Различают отливки из черных металлов и сплавов (стали, серого и ковкого
чугуна), а также отливки из цветных металлов и сплавов (медных, алюминиевых,
магниевых).
Основной способ изготовления отливок - литьё в песчаные формы, в которых
получают около 80 % общего количества отливок. Однако точность и шероховатость
поверхности отливок, полученных в песчаных формах, во многих случаях не
удовлетворяют требованиям современного машиностроения. В связи с этим всё более
широко применяют специальные способы литья: в кокили (металлические формы), под
давлением, по выплавляемым моделям, центробежное, в оболочковые формы. Главным
преимуществом их по сравнению с литьём в песчанные формы является то, что они
дают возможность получать отливки более точные по размерам и конфигурации, с
меньшей шероховатостью поверхностей, в результате чего уменьшается, а в
некоторых случаях полностью исключается их механическая обработка. Кроме того,
эти способы позволяют максимально механизировать и автоматизировать
технологические процессы и тем самым повысить производительность труда.
По сравнению с другими способами изготовления заготовок деталей машин (прокатка,
ковка, сварка) литейное производство позволяет получать заготовки сложной
конфигурации с минимальными припусками на обработку резанием, хорошими
механическими свойствами.
Кокиль - металлическая литейная форма, которая заполняется жидким
металлом под действием гравитационных сил. Основное отличие литья в кокили от
литья в песчаные формы состоит в применении металлических материалов для
изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части
которых составляющих основу и формируют конфигурацию и свойства металла
отливки. Отливка получается в результате заполнения полости литейной формы
расплавленным металлом, (расплавом), охлаждения его в форме и затвердевания.
Стержень - это часть литейной формы. Его изготавливают из стержневой
смеси, уплотняемой в ящике, и применяют, для образования в отливках отверстий и
полостей, а также для получения наружных поверхностей отливок. При заливке
формы стержни часто со всех сторон окружены расплавом, поэтому они должны
обладать высокой газопроницаемостью, прочностью, податливостью, выбиваемостью.
После извлечения из ящика стержень подвергают сушке для придания ему
прочности. При сборке литейной формы сухой стержень устанавливают стержневыми
знаками в соответствующие гнёзда формы, полученные с помощью знаков модели.
Длина стержня больше длины полости отливки на величину знаков.
2. Задание на
курсовой проект
По данному эскизу отливки сконструировать металлическую форму-кокиль для
производства отливок из цветного металла марки ЛС59-1 с необходимыми для расчета
размерами.
Задача состоит в том, чтобы сконструировать металлическую форму - кокиль
для производства отливки при её серийном производстве. Прежде чем
конструировать кокиль, необходимо по чертежу детали разработать чертёж отливки.
Чертеж отливки помимо полного представления о конструкции должен дать ответ на
следующие вопросы:
Какие отверстия в отливке получаются литыми?
Где предусмотрены и какие по величине припуски на механическую обработку?
Каковы размеры гарантийных припусков и как они распределены ?
Какие по величине и каково направление конструктивных уклонов на
вертикальных стенках и других выступающих частях отливки?
Сколько необходимо стержней и из какого материала они изготовлены?
Какова минимальная толщина стенки отливши?
По каким осям или поверхностям может проходить разъем кокиля?
С какой стороны отливки должны размещаться питатели, прибыли и другие
элементы литниковой системы?
Из какого сплава изготовляется отливка?
Какую усадку сплава следует принять при конструировании полости кокиля и
стержней?
Еще до начала конструирования необходимо знать технические условия,
предъявляемые к отливке в отношении качества ее поверхности, качества сплава,
герметичности и т. д.
Для удобства дальнейшего изложения внутренняя полость и каналы литниковой
системы кокиля условно принимаются в виде готовой отливки с литниковой
системой.
. Пример выполнения курсовой работы
При разработке технологического процесса производят оценку технической
возможности и экономической целесообразности производства отливки в кокиль.
О технической возможности производства отливки в кокиль судят по
конструкции литой детали и виду сплава для ее изготовления. С увеличением
сложности отливка повышается трудность ее производства в кокиль. Поэтому
отливки со сложной развитой наружной и внутренней поверхностью, для
изготовления которых нужно много стержней, как правило, получить в кокиле
трудно и, следовательно, нецелесообразно. Технически трудно изготовлять отливки
с большим и резким перепадом толщины стенок, тонкими выступающими частями и т.
п. Одновременно с повышением температуры плавления сплава также сокращаются
технические возможности изготовления отливок сложной конфигурации и малой
металлоемкости.
В ряде случаев техническую возможность перевода отливки на литье в кокиль
определяет наличие в цехе кокильного оборудования.
Экономически нецелесообразно лить единичные отливки, так как затраты на
изготовление металлической формы и другой кокильной оснастки значительно
превышают стоимость литой детали.
При разработке технологии литья в кокили экономически целесообразно
производить этим методом не менее 200 - 400 мелких или 50 - 200 и более крупных
по массе отливок, а в кокили с водяным охлаждением - более 2000 отливок.
Во всех случаях экономически целесообразно изготовлять отливки партией,
равной или превышающей стойкость кокиля по числу заливок в него расплава.
Точно определить границу рентабельности литья отливок в кокиль можно
расчетом, в котором учитываются все затраты на изготовление кокиля и партии
отливок. Суммарные затраты сопоставляются со стоимостью такой же партии
отливок, изготовляемой в песчаных разовых формах.
В том случае, если по расчету себестоимость производства партии отливок в
кокиль меньше, чем себестоимость аналогичной партии отливок, изготовляемой в
песчаные разовые формы, то перевод отливки на литье в кокиль экономически
целесообразен с точки зрения повышения производительности труда и качества
отливок. Серийное производство их в кокилях практически всегда целесообразно.
4. Конструктивные уклоны отливок из цветных сплавов
Для нашей отливки мы берём данные из четвёртого столбца таблицы.
. Конусность внутренних стенок отливок к плоскости разъема составляет 8-
10°.
. Толщина внутренних стенок отливки составлет 0,6-0,7 толщины ее наружных
стенок.
. Наружная и внутренняя поверхности имеет обтекаемую форму.
.Для лучшего газоотвода из полости кокиля поверхности стенок отливок
конструируем наклонными.
.Конструкция отливки должна быть такой, чтобы при ее изготовлении не
требовалось стержней или их количество было минимальным. Для нашей отливки мы
используем один стержень.
. Припуски на механическую обработку кокильных отливок из чугуна и
цветных сплавов назначают с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 6-
Для нашей отливки мы выбираем припуск на механическую обработку по
четвёртой колонке.
.Допуски (размеры гарантийных припусков) служат для компенсации
отклонений размеров отливки вследствие возможных просчетов в технологии,
неточности изготовления или последующего коробления матрицы кокиля, стержня и
т. д. Допуски во всех случаях делают в сторону увеличения размеров
изготовляемой отливки и .ее отдельных частей. Такими частями и элементами
конструкции отливки являются бобышки, приливы, фланцы, стенка отливки и др.
Допуски на размеры назначают по I, а в отдельных случаях и по II классам
точности чугунных (ГОСТ 1855-55) и стальных (ГОСТ 2009 - 55) отливок. Для,
отливок из цветных сплавов с наибольшим размером от 40 до 1600 мм плюсовой
.Отливки вследствие усадки сплава уменьшаются по сравнению с размерами
полости кокиля на величину усадки. Поэтому полость кокиля с учетом расширения в
результате нагрева и нанесения на его рабочую поверхность слоя
теплоизоляционного покрытия имеет размеры, которые больше размеров отливки на
величину усадки. Усадка для нашего сплава составляет- 1,6%.
.На чертеже отливки показываем тип и основные размеры элементов
литниковой системы.
Выбор положения отливки в кокиле и его плоскости разъёма
Наилучшим положением полости в кокиле является такое, которое
обеспечивает получение качественной отливки с минимальными припусками на
механическую обработку и допусками на свободные размеры, с максимальным
коэффициентом использования расплава.
Для изготовления нашей отливки мы выбираем вертикальный разъёмный кокиль.
Потом определяем положение наших двух отливок в нём.