Учебно-технологический литейный практикум (ЛУТП)

6 практических работ (6ПР)

 

 

Кафедра “Технологии обработки материалов” (МТ-13)

 

Системотехническое отображение:

МГТУ-МТ13-УТП-ЛУТП-6ПР(1с1к, 2с1к).

1с1к – первый семестр; первый курс;

2с1к – второй семестр, первый курс.

 

 

 

 

Методические рекомендации преподавателю для проведения практических работ в ЛУТП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цели и задачи ЛУТП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cистемотехнические отображения и преобразования, используемые в ЛУТП

Для формализованного решения множества технологических задач при прохождении практикума используются отображения:

  1. Сi – способы литья и их физическая сущность;
  2. Мi – сплавы, из которых изготавливают отливки;
  3. Свi – составы и свойства формовочных и стержневых смесей, покрытий;
  4. Оi – литейная оснастка и ее характеристики;
  5. Гi – литейные установки и принципы их работы;
  6. Тi – технологические режимы формообразования отливок;
  7. Бi – методы повышения качества литья;
  8. Вi – технологические возможности изготовления отливок;
  9. Кi – конструкторские особенности отливок и технические задания на их изготовление;
  10. ТКi – методы оценки и повышения технологичности конструкций отливок

В общем виде тема каждой практической работы ЛУТП: “Последовательность изготовления отливок выделенным способом литья (Сi)”

При выполнении практической работы студент должен выявить влияние параметров, характерных для выделенного способа литья Сi. Отображениями параметрв являются:

Системотехническое отображение каждой практической работы определяется следующим образом:

Сi = {МivСвivОivГivТivБivВivКivТКi} (1)

Результатом практической работы является формирование в соответствии с (1) базы принятия решений и ее использование для решения задачи: “ по индивидуальному заданию К обосновать выбор рационального способа литья, выделить необходимые для реализации способа условные материальные и трудовые затраты”

Системотехнические преобразования для решения задач имеют общий вид:

Кi=>Фi : Н{СivМivСвivОivГivТivБivВivКivТКi}=>

C^i=>М^i=>Св^i=>О^i=>Г^i=>Т^i=>Б^i=>В^i=>К^i=>ТК^I (2)

Где Кi – индивидуальное задание;

= > символ, обозначающий подготовку данных для принятия решения;

: символ, демонстрирующий процедуру преобразования базы принятия решений Н{СivМivСвivОivГivТivБivВivКivТКi} с использованием алгоритма Фi при вводе исходных данных Кi;

^ - символ, демонстрирующий результат решения: приоритетное распределение данных для выделенного способа литья.

Системотехнические преобразования могут быть представлены в виде решения:

Сi=>Фi : Н{СivМivСвivОivГivТivБivВivКivТКi}=>

М^i=>Св^i=>О^i=>Г^i=>Т^i=>Б^i=>В^i=>К^i=>ТК^I (3)

где Сi - индивидуальное задание, соответствующее определенной теме практической работы:

i=ПФ, изготовление отливок литьем в песчаную форму;

i=ОФ, изготовление отливок литьем в оболочковую форму;

i=ВМ, изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям;

i=К, изготовление отливок литьем в кокиль;

i=Д, изготовление отливок литьем под давлением;

i=ТК, оценка технологичности конструкций отливок.

ЭСi – условно-постоянные затраты на изготовление отливок выделенным способом литья;

ЭЗi – условно-переменные затраты энергетические, материальные, трудовые.

№гс – указания гиперссылок (1…16 по характеристикам условно-переменной информации; ПФ…ТК по характеристикам условно-постоянной информации – темам практических работ).

 

 

Исходная таблица, способствующая формированию базы принятия решений

Системные обозначен.

№ гс

Системотехнические отображения и преобразования

Аi

Эci

Эзi

РФ

ОФ

ВМ

К

Д

С1

1

Литье в разовые формы
-
-
-
-
-
-
-
-

С2

2

Литье в многократноиспользуемые формы
-
-
-
-
-
-
-
-

М1

3

Сплавы с Т заливки более 1200 град. С
-
-
-
-
-
-
-
-

М2

4

Сплавы с Т заливки менее 900 град. С
-
-
-
-
-
-
-
-

Св1

5

Смеси с применением связующих глин
-
-
-
-
-
-
-
-

Св2

6

Смеси с применением связ. жидкого стекла
-
-
-
-
-
-
-
-

О1

7

Модельные плиты
-
-
-
-
-
-
-
-

О2

8

Прессформы
-
-
-
-
-
-
-
-

Г1

9

Установки для уплотнения смесей
-
-
-
-
-
-
-
-

Г2

10

Установки для формирования отливок
-
-
-
-
-
-
-
-

Т1

11

Скорость затвердевания более 0,5 мм в с.
-
-
-
-
-
-
-
-

Т2

12

Скорость затвердевания менее 0,5 мм в с.
-
-
-
-
-
-
-
-

Б1

13

Повышенная точность изготовления
-
-
-
-
-
-
-
-

Б2

14

Конструкция разностенная
-
-
-
-
-
-
-
-

К1

15

Толщина минимальных стенок менее 2 мм
-
-
-
-
-
-
-
-

К2

16

Толщина минимальных стенок более 4 мм
-
-
-
-
-
-
-
-

 

 

 

 

Научно-техническое обоснование взаимосвязей параметров базы системотехнических решений

С1. Сущность литья в разовые формы заключается в изготовлении отливок свободной заливкой расплавленного металла в литейную форму, состоящую из огнеупорных и связующих материалов. После затвердевания расплава форма разрушается, отливка с литниковой системой выбивается, очищается. Литники отделяются. Анализируется качество литья. Отливки после механической обработки используются как литые детали.

 

 

 

 

С2. Сущность литья в многократно-используемые формы заключается в изготовлении точных отливок свободной или принудительной заливкой расплавленного металла в металлические формы с повышенной скоростью затвердевания. Отливки после формообразования выталкиваются из литейной формы.

 

 

 

 

 

 

 

М1. К сплавам с температурой заливки более 1200 град. относятся медные сплавы (бронзы, латуни), чугуны, стали. Температура заливки превышает температуру плавления сплава на 50-150 град. Цельсия. Чугуны и медные сплавы обладают хорошей жидкотекучестью, стали - низкой жидкотекучестью. Чугуны имеют пониженную усадку, у медных сплавов и сталей усадка повышенная.

 

 

 

 

 

 

 

М2. Сплавы с температурой заливки менее 900 град. включают в себя алюминиевые, магниевые сплавы. Жидкотекучесть алюминиевых сплавов выше, чем у стали, но меньше, чем у чугунов, медных сплавов. Усадка алюминиевых сплавов больше, чем у чугунов, но меньше, чем у медных сплавов и сталей.

 

 

 

Св1. Смеси, в состав которых качестве связующих входят глины, относятся к формовочным смесям. Формовочные смеси используются для уплотнения при изготовлении песчаных полуформ. С помощью уплотненных формовочных смесей оформляются, в основном, наружные конфигурации отливок.

 

Св2. Смеси с применением связующих в виде жидкого стекла используют для изготовления многослойных керамических форм при литье по выплавляемым моделям.

 

 

 

О1. В качестве технологической оснастки при изготовлении песчаных форм используются модельные плиты. На модельной плите, которую применяют для изготовления нижней полуформы, монтируется модель питателя и модель будущей отливки, расположенная в нижней полуформе. На модельной плите, которую применяют для изготовления верхней полуформы, монтируется модель шлакоуловителя и модель будущей отливки, расположенная в верхней полуформе.

 

 

О2. В качестве технологической оснастки, используемой для изготовления отливок, используют кокили, прессформы для литья под давлением.

 

 

 

 

Г1. Установками для уплотнения смесей являются формовочные машины: прессовые, встряхивающие.

 

 

 

 

Г2. Установками для изготовления отливок являются кокильные, для литья под давлением.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т1. Скорость затвердевания со скоростью более 0,5 мм в с. осуществляется при заливке расплава в металлические формы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т2. Скорость затвердевания со скоростью менее 0,1 мм в с. осуществляется при заливке расплава в разовые песчаные формы.

 

 

 

 

 

 

Б1. Повышенная точность отливок достигается при их изготовлении в литейных формах, поверхностная прочность которых превышает 0,1 Мпа, а твердость более 90 ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б2. Если в конструкции отливок выделяются сочетания толщин стенок с соотношением большей толщины к меньшей толщине большим, чем 1,5, то конструкция считается разностенной.

 

 

 

 

 

 

 

К1. Если минимальная толщина стенок хотя бы в одном месте отливки менее 2 мм, то отливка считается тонкостенной. Для формирования отливок с минимальной толщиной стенки необходимо использовать технологические методы повышения жидкотекучести: нагрев литейных форм, применять принудительную заливку расплава в форму под давлением.

 

 

 

 

 

 

 

К2. Если минимальная толщина стенок отливки более 6 мм, то отливка считается толстостенной. При свободной заливке практически любым сплавом вероятность получения недоливов из-за низкой жидкотекучести минимальная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример заполнения базы принятия решений

в процессе выполнения студентами 6 практических работ

Системные обозначен.

№ гс

Системотехнические отображения и преобразования

Аi

Эci

Эзi

РФ

ОФ

ВМ

К

Д

С1

1

Литье в разовые формы

-

-

1

1

1

1

-

-

С2

2

Литье в многократноиспользуемые формы

-

-

-

-

-

-

1

1

М1

3

Сплавы с Т заливки более 1200 град. С

-

-

1

1

1

1

-

-

М2

4

Сплавы с Т заливки менее 900 град. С

-

-

-

-

-

-

1

1

Св1

5

Смеси, уплотняемые механическим воздействием

-

-

1

1

-

-

-

-

Св2

6

Смеси, затвердевающие при физико-химическом воздействии

-

-

-

-

1

1

-

-

О1

7

Модельные плиты

-

-

1

1

1

-

-

-

О2

8

Прессформы

-

-

-

-

-

-1

-

1

Г1

9

Установки для изготовления литейных форм

-

-

1

1

1

-1

-

-

Г2

10

Установки для формирования отливок

-

-

-

-

-

-

1

1

Т1

11

Скорость затвердевания более 0,5 мм в с.

-

-

-

-

-

-

1

1

Т2

12

Скорость затвердевания менее 0,5 мм в с.

-

-

1

1

1

1

-

-

Б1

13

Повышенная точность изготовления

-

-

-

1

1

1

1

1

Б2

14

Конструкция отливки разностенная

-

-

-

-

-

1

-

1

К1

15

Толщина минимальных стенок менее 2 мм

-

-

-

-

1

1

-

1

К2

16

Толщина минимальных стенок более 4 мм

-

-

1

1

-

-

1

-

 

 

 

 

 

 

 

Постановка технологической задачи

Определить по данным чертежа детали Дi с помощью учебной базы принятия решения ОiivДi} приоритетное распределение способов изготовления отливки C^I

  1. Сплав медный, Т заливки более 1200 град. – М1;
  2. Минимальная толщина стенки 4 мм. – К2;
  3. Требуется повышенная прочность Т1
  4. Требуется повышенная точность Б1.

Системотехническое отображение постановки задачи:

Дi( М1vК2vТ1vБ1)=>С^i

Использование аддитивного алгоритма Фадд позволяет с применением базы принятия решений:

Контрольный пример использования базы принятия решений для обоснованного выбора предсказательных результатов решения задачи по индивидуальному заданию

Системные обозначен.

№ гс

Системотехнические отображения и преобразования

Дi

Эci

Эзi

РФ

ОФ

ВМ

К

Д

С1

1

Литье в разовые формы

-

1,2

1

1

1

1

2

2

С2

2

Литье в многократноиспользуемые формы

-

1,5

2

2

2

2

1

1

М1

3

Сплавы с Т заливки более 1200 град. С

1

2,0

1

1

1

1

2

2

М2

4

Сплавы с Т заливки менее 900 град. С

-

3,0

2

2

2

2

1

1

Св1

5

Смеси, уплотняемые механическим воздействием

-

1,1

1

1

2

2

2

2

Св2

6

Смеси, затвердевающие при физико-химическом воздействии

-

1,4

2

2

1

1

2

2

О1

7

Модельные плиты

-

1,3

1

1

1

2

2

2

О2

8

Прессформы

-

2,5

2

2

2

-1

2

1

Г1

9

Установки для изготовления литейных форм

-

5,0

1

1

1

1

2

2

Г2

10

Установки для формирования отливок

-

7,0

2

2

2

2

1

1

Т1

11

Скорость затвердевания более 0,5 мм в с.

1

1,3

2

2

2

2

1

1

Т2

12

Скорость затвердевания менее 0,5 мм в с.

-

1,1

1

1

1

1

2

2

Б1

13

Повышенная точность изготовления

1

1,4

2

1

1

1

1

1

Б2

14

Конструкция отливки разностенная

-

1,6

2

2

2

1

2

1

К1

15

Толщина минимальных стенок менее 2 мм

-

1,3

2

2

1

1

2

1

К2

16

Толщина минимальных стенок более 4 мм

1

1,2

1

1

2

2

1

2

Результат расчета данных по аддитивно-экспертному алгоритму

6

5

6

6

5

6

Ф1 – Аддитивно-экспертный алгоритм выбора предсказательных результатов:

УРФ= Д(М1vРФ)+Д(Т1vРФ)+Д(Б1vРФ)+Д(К1vРФ)=6

УМФ= Д(М1vМФ)+Д(Т1vМФ)+Д(Б1vМФ)+Д(К1vМФ)=5

УОФ= Д(М1vОФ)+Д(Т1vОФ)+Д(Б1vОФ)+Д(К1vОФ)=6

УВМ= Д(М1vВМ)+Д(Т1vВМ)+Д(Б1vВМ)+Д(К1vВМ)=6

УК= Д(М1vК)+Д(Т1vК)+Д(Б1vК)+Д(К1vК)=5

УД= Д(М1vД)+Д(Т1vД)+Д(Б1vД)+Д(К1vД)=6

Ф2 - Аддитивно-стоимостной алгоритм выбора предсказательных результатов:

УРФ=1,2х [Д(М1)х2х1+Д(Т1)х1,3х2+Д(Б1)х1,4х2+Д(К2)х1,2х1] = 10,32

УМФ=1,25х [Д(М1)х2х1+Д(Т1)х1,3х2+Д(Б1)х1,4х2+Д(К2)х1,2х1] = 9,00

УОФ=1,4х [(Д(М1)х2х1+Д(Т1)х1,3х2+Д(Б1)х1,4х1+Д(К2)х1,2х1] = 11,76

УВМ=1,8х [Д(М1)х2х1+Д(Т1)х1,3х2+Д(Б1)х1,4х1+Д(К2)х1,2х2] = 15,12

УК=1,3х [Д(М1)х2х2+Д(Т1)х1,3х1+Д(Б1)х1,4х1+Д(К2)х1,2х1] = 10,25

УД=1,6х [Д(М1)х2х2+Д(Т1)х1,3х1+Д(Б1)х1,4х1+Д(К2)х1,2х2] = 14,56