ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Проектирование штампованных поковок

 

Цель: Ознакомиться с проектированием штампованных поковок.

 

 

Теоретическая часть

Стандарт распространяется на стальные штампованные поковки массой не более 250 кг с линейным габаритным размером до 2500 мм.

Стандарт устанавливает наибольшие величины припусков , кузнечных напусков , допусков размеров , отклонений формы и наименьшие радиусы закруглений наружных углов.

Припуски и допуски устанавливают в зависимости от массы и размеров поковки, группы стали, степени сложности, класса точности поковки, шероховатости обработанной поверхности детали.

Стандартом предусмотрено 5 классов точности поковок: Т1,Т2, Т3, Т4,Т5; наиболее точный Т1. Класс точности выбирают в зависимости от применяемого оборудования (табл 1 ).

Стандарт делит штампуемые стали на три группы: М1, М2,М3.

М1- с содержанием углерода до 0,35% включительно и суммарным содержанием легирующих элементов до 2% включительно; М2- с содержанием углерода свыше 0,35% до 0,65% включительно или суммарным содержанием легирующих элементов свыше 2 до 5% включительно; М3- с содержанием углерода свыше 0,65% или суммарным содержанием легирующих элементов свыше 5% .

Стандартом предусмотрено 4 степени сложности штамповок: С1, С2, С3 и С4. Степень сложности определяется путем вычисления отношения массы (объема) G_п штамповки к массе (объему) G_ф геометрической фигуры, в которую вписывается форма штамповки. Геометрическая фигура может быть шаром, параллелепипедом, цилиндром или правильной призмой (рис. ГОСТа). Степеням сложности соответствуют следующие числовые значения отношения G_п/ G_ф:

С1- св.0,63;

С2 – св. 0,32 до 0,63 вкл.;

С3 – св. 0,16 до 0,32 вкл.;

С4 – до 0,16.

При определении размеров описывающей поковку геометрической фигуры допускается исходить из увеличения в 1,05 раза габаритных линейных размеров детали.

По стандарту при определении припусков и допусков штампованной поковки используют исходный индекс, который определяют в зависимости от массы, группы стали, степени сложности и класса точности поковки. Стандартом предусмотрено 23 исходных индекса (1…23).

Согласно стандарту имеются два вида припусков на механическую обработку: основной и дополнительный (учитывает отклонение формы штамповки).

Основные припуски на механическую обработку определяют по табл. 3. В зависимости от исходного индекса, линейных размеров и шероховатости поверхности детали. Дополнительные припуски на отклонения межосевого расстояния берутся из табл. 4. Разрешается округлять линейные размеры до 0,5 мм.

Допуски и допускаемые отклонения линейных размеров поковок назначаются в зависимости от исходного индекса и размеров поковки (табл. 8.). Допуски на внутренние размеры поковок устанавливают с обратными знаками.

 

Практическая часть

Задание: По чертежу детали, выданному преподавателем, назначить припуски и допуски по ГОСТ 7505-89 «Поковки стальные штампованные» и сделать чертеж заготовки

При выполнении работы руководствоваться методическими указаниями ГОСТ7505-89 Примеры расчетов на различные классы деталей приведены в ГОСТе (стр 12-15)

 

Порядок выполнения:

1. Определить штамповочное оборудование (прил.1)
2. Определить исходные данные для расчета:

2.1 Расчетную массу поковки

2.2 Класс точности поковки

2.3 Группу стали

2.4 Степень сложности

2.5 Исходный индекс для определения припусков

1. Определить припуски на размеры и кузнечные напуски

3.1 Основные припуски на размеры

3.2 Дополнительные припуски

3.3 Штамповочные уклоны

1. Определить размеры поковки и их допускаемые отклонения

4.1 Размеры поковки рассчитываются путем прибавления к номинальному размеру основного и дополнительного припуска и округляются до целого числа, необходимо учесть , в ГОСТе припуски даны на сторону.

4.2 Допускаемые отклонения размеров определяются по таблицам ГОСТ

4.3 Назначить радиусы закругления наружных и внутренних углов.

4.4 Определить величину смещения штампа по поверхности разъема.

5 Оформить отчет:

5.1 В отчете привести подробный расчет заготовки с выводами и пояснениями, указанием ссылок на таблицы ГОСТа.

5.2 В отчете выполнить эскиз штампованной заготовки с указанием всех размеров с допусками и техническими требованиями.

Вопросы для контроля

1. Как влияет материал на выбор исходной заготовки?

2. Как влияет тип производства на выбор исходной заготовки?

3. Как влияет конструкция деталей на выбор исходной заготовки?

4. Почему коэффициент использования материала должен стремиться к единице?

5. В каких случаях заготовка из проката экономичнее штамповки?

6. Перечислить исходные данные для расчета и порядок их определения.

7. Как определяется общий припуск на заготовку?

8. Какие трудности возникли при расчете заготовки?

 

Литература

1. ГОСТ 7505-8989 «Поковки стальные штампованные»
2. Некрасов С.С. Практикум и курсовое проектирование по технологии сельскохозяйственного машиностроения. - М.: Мир,2004.-240с., ил.
3. Справочник технолога-машиностроителя. Под.ред. А. Косиловой, Р.К. Мещярекова - М: Машиностроение т.1 и т.2 , 1985.

Приложение 1

Таблица 7 Характеристика основных методов получения заготовок обработкой давлением

Метод получения заготовок		Размер или масса	Толщина стенок, мм	Точность	Шероховатость поверхности Rz, мкм	Материал	Тип производства
Поковки	На молотах и прессах	До 250 т	3…5	На молотах по ГОСТ7829-70, на прессах по ГОСТ 7062-79	1000…2000	Углеродистые и легирован-ные стали	Единичное и мелкосерийное
	На молотах в подкладных кольцах и штампах	До 10кг		по ГОСТ7829-70	500…1500		Мелко-серийное
	На радиально-ковочных машинах	Диаметр прутка(трубы) до 150мм		0,1…0,6(горячая) 0,04…0,4(холодная	Ra до 0,4		Серийное и массовое
Штамповки	На молотах и прессах	До 0,4 т.	2,5	Классы Т4…Т5 По ГОСТ7505-89	Ra12,5…3,2	Углеродистые и легирован-ные стали, цветные и алюминиевые деформируемые стали и сплавы	Серийное и массовое
	На горизонтально-ковочных машинах	До 30 кг	2,5	Классы Т4…Т5 По ГОСТ7505-89
	выдавливание	Диаметр до 200мм.	-	Классы Т3…Т4 По ГОСТ7505-89
	На чеканочных и кривошипно-коленных пресах	До 0,1 т.	2,5	На 25…30% выше, чем на молотах

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Тема: Проектирование отливок

 

Цель: Освоить проектирование заготовок - отливок из металлов и сплавов.

 

Теоретическая часть

 

При выборе заготовки необходимо решить следующие вопросы

- установить способ получения заготовки;

- рассчитать припуски на обработку каждой поверхности;

- рассчитать размеры и указать допуски на заготовку;

- разработать чертеж заготовки.

На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение детали, материал, технические условия, объем выпуска и тип производства, тип и конструкция детали, размеры детали и оборудования, на котором она изготавливается, экономичность изготовления заготовки. Все эти показатели должны учитываться одновременно, так как они тесно связаны.

Допуски на размеры и припуски на механическую обработку определяют по ГОСТ26645-85 «Отливки из металлов и сплавов»

Согласно ГОСТ26645-85, точность отливки характеризуется четырьмя показателями:

- классом точности(22 класса);

- степенью коробления (11 степеней);

- степенью точности поверхностей (22 степени);

- классом точности массы (22 класса).

Ненормируемые показатели точности заменяют нулями.

Эти ряды классов точности и припусков охватывают основные способы литья:

   

- литье в песчано-глинистые формы с ручной формовкой, с машинной формовкой;

- литье в оболочковые формы (песчано-смолянистые, химически твердеющие);

- литье в кокиль.

Рассмотрим эти виды литья, основные требования к ним .

 

Литье в песчаные формы.

 

Литье в песчаные формы – наиболее распространенный универсальный и практически единственный способ изготовления крупногабаритных отливок. Формовку производят по деревянным или металлическим моделям в опоках, набиваемых песчано-глинистыми смесями. Для образования внутренних полостей используют стержни, формуемые в стержневых ящиках из песчаных смесей с крепителями. Внешний контур литой детали должен быть выполнен с применением минимального числа стержней в форме. В деталях, отливаемых с использованием стержней для оформления внутреннего контура, выступающие наружу приливы рекомендуется везде, где это возможно, переносить на внутренний контур детали. Несколько близко расположенных в одной плоскости приливов или бобышек следует объединять в один прилив.

 

 

Литье в кокиль.

 

Примерами отливок, рекомендуемых для литья в кокиль, являются корпусы гидрооборудования, цилиндры, заготовки ( болванки, втулки, планки, клинья, шкивы и др.). В кокиль отливают так же зубчатые колеса, кронштейны, арматуру, корпусы, роторы воздуходувок, корпусы редукторов, коробок передач и другие детали.

Особенности литья в кокиль: охлаждение отливки в кокиле происходит значительно быстрее, чем в песчаной форме. Кокиль совершенно не подвергается усадке; выход газов из полости кокиля и стержней затруднен; высокая теплопроводность стенок кокиля усложняет получение тонкостенных отливок; увеличивается возможность появления в отливке трещин, газовых раковин, недоливов и других дефектов.

В кокилях получают отливки (из чугуна и стали) с толщиной стенки 5 мм., 12-14 квалитета точности размеров, значениями параметров шероховатости 12,5…3,2 мкм и массой до 200кг. Этот метод получения заготовок применяют в серийном и массовом производстве. По сравнению с литьем в песчаные формы литье в кокиле позволяет повысить производительность получения заготовок в 3-5 раз при меньшей их себестоимости. Кокили изготавливают литыми из чугуна, стали, меди и алюминия, по конструкции они бывают разъемными или вытряхными, многоместными.

 

Литье в оболочковые формы.

 

 Литьем в оболочковые формы получают контурные тонкостенные отливки из серого и магниевого чугуна, стали и цветных сплавов, имеющие простую форму без полостей (плиты, кронштейны, рычаги и др.).

Толщина стенок оболочковых форм соизмерима с толщинами стенок отливок либо значительно меньше их; толщины стенок оболочковых форм в десятки раз меньше толщин стенок обычных не металлических форм. Этим способом можно изготовить отливки с острыми углами, тонкими стенками и ребрами, а так же с художественными рельефами.

Литье в оболочковые формы обеспечивает точность размеров 13…14 квалитета и величину параметра шероховатости Ra= 6,3 мкм. Литейной формой является оболочка, состоящая из формовочных смесей с термопластичными и термореактивными связующими смолами, которые помещают в ящик с песком или дробью перед заливкой ее металлом. Для изготовления оболочковых форм требуется дорогостоящая оснастка, а сама форма используется один раз, поэтому этот способ используют в массовом, крупносерийном и реже в среднесерийном производстве для изготовления заготовок массой до 100 кг. Выделение вредных газов и паров в процессе получения заготовок требует хорошей вентиляции и очистки газов с целью сохранения окружающей среды.

Достоинства литья в оболочковые формы по сравнению с литьем в песчаные формы заключается в следующем:

а) уменьшение параметров шероховатости поверхности и существенное улучшение товарного вида отливок;

б) возможность получения отливок с тонким и сложным рельефом, толстостенных отливок с литыми каналами малых сечений (как следствие существенно меньшей жесткости оболочковой формы );

в) уменьшение трудоемкости ряда операции технологического процесса

г) сокращение в 8 -10 раз объема переработки и транспортирования формовочных материалов;

д) снижение первоначальных капитальных затрат и потребных производственных площадей;

е) уменьшение металлоемкости формовочного оборудования.

 

Основные недостатки литья в оболочковые формы:

 

а) относительно высокая стоимость и дефицитность смоляного связующего;

б) сложность модельной ( стержневой) оснастки;

в) повышенное выделение вредностей в следствие термического разложения смоляного связующего;

г) недостаточная прочность оболочек при получении относительно тяжелых отливок;

д) склонность к появлению в отливке специфических дефектов (в частности, газовых раковин, апельсиновой корки и др.);

е) сложность ввода в технологический поток отливок нового наименования (в связи с необходимостью предварительного нагрева модельной оснастки).

Теперь сравним литье в кокиль и литье в песчаную форму.

 Литье в кокиль имеет ряд преимуществ по сравнению с литьем в песчаные формы. К этим достоинствам относят: лучшее качество поверхности, выше точность заготовки, меньший припуск и др.

 Однако из–за того что кокиль изготавливается из металла, то при больших габаритах отливок возникают проблемы с изготовлением кокиля.

Выбрать способ получения заготовки можно по таблице 1.

 

ГОСТ допускает устанавливать симметричные и несимметричные предельные отклонения размеров, при этом предпочтительно следующее расположение полей допусков:

- несимметричное отклонение «в тело»- для размеров элементов отливки (кроме толщины стенки), расположенных в одной части формы и не подвергаемых механической обработке, при этом для отверстия –«в плюс», а для вала –«в минус»;

- симметричное – для размеров всех остальных элементов отливки.

 Для оценки величины коробления отливок установлено 10 степеней коробления отливок.

Припуски на механическую обработку устанавливают дифференцированно для каждого элемента отливки в зависимости от допуска на его размер. При этом различают основной и дополнительный припуски. Дополнительный припуск дается для компенсации отклонений элементов отливки из-за коробления, смещения плоскости разъема, погрешности расположения обрабатываемой поверхности относительно базы обработки. Кроме того, учитывают определенное соответствие класса точности отливок квалитету точности размеров детали после механической обработки.

 

Практическая часть

Задание: По чертежу детали, выданному преподавателем, назначить припуски и допуски на размеры отливки по ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов» и сделать чертеж заготовки

При выполнении работы руководствоваться методическими указаниями ГОСТ 26645-85 Примеры расчетов на различные классы деталей приведены в ГОСТе

 

Порядок выполнения:

1. По чертежу детали и таблице 1 выбрать способ литья.

2. Определить припуски и допуски на размеры отливки по ГОСТ 26645-85

3.  Оформить отчет:

3.1 В отчете привести подробный расчет заготовки с выводами и пояснениями, указанием ссылок на таблицы ГОСТа.

3.2 В отчете выполнить эскиз штампованной заготовки с указанием всех размеров с допусками и техническими требованиями.

 

Вопросы для контроля

1. Как влияет материал на выбор исходной заготовки?

2. Как влияет тип производства на выбор исходной заготовки?

3. Как влияет конструкция деталей на выбор исходной заготовки?

4. Почему коэффициент использования материала должен стремиться к единице?

5. Какими показателями характеризуется точность отливки

6. Перечислите основные способы литья

7. Перечислить исходные данные для расчета и порядок их определения.

8. Как определяется общий припуск на заготовку?

9. Какие трудности возникли при расчете заготовки?

 

Литература

1. ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов»

2. Некрасов С.С. Практикум и курсовое проектирование по технологии сельскохозяйственного машиностроения. - М.: Мир,2004.-240с., ил.

3. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х томах. Т.2/  под.ред. Дальского, Р.К. Мещярекова идр. - М: Машиностроение, 2003г..

Таблица 1 Характеристика основных методов получения заготовок литьем

Метод получения	Масса заготовок, т	Наименьшая толщина стенок, мм	Точность выполнения	Шероховатость Ra, мкм	Материал	Тип производства
Разовые формы
Литье в песчано-глинистые формы: Ручная формовка по деревянным моделям	До 100	Чугун 3…5 Сталь 5…8 Цветные сплавы 3…8	IT 17	80…20	Чугун, сталь, специальные сплавы	Единичное и мелкосерийное
Машинная формовка	До 10		IT 16…17	20…5		Серийное крупносерийное и массовое
Машинная формовка по металлическим моделям	3…5		IT 14…16	20…5
Литье по выплавляемым моделям (выжимаемым, растворяемым, замораживаемым)	До 0,15	0,5	IT 11…12	10…25	Труднообрабатываемые сплавы	Серийное
Литье в оболочковые формы(песчано-смолянистые, химически твердеющие)	До 0,15	Сталь 3…5 Алюминий 1…1,5	IT 13…14	40…10	Чугун, сталь, цветные сплавы	Серийное и массовое
Многократные формы
Центробежное литье	0,01…1	5…6	IT 12…14		Чугун, сталь, цветные сплавы	крупносерийное и массовое
Литье под давлением	До 0.1	0,5	IT 8…12	5,0…0,63	Цветные сплавы	Серийное и массовое
Литье в кокиль	Чугун-7; Сталь-4; Цветные сплавы-0,5.	Чугун-15; Сталь-10	IT 12…15	20…25	Чугун, сталь, цветные сплавы	Серийное и массовое