VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Одним из наиболее эффективных способов создания корпусных деталей устройств в области приборостроения, космической отрасли является литьё. Литейное производство – это один из самых распространенных способов получения металлических заготовок. По сравнению с ковкой, прокатом, сваркой литьем можно получить заготовки самой сложной конфигурации с минимальными припусками на механическую обработку резанием и необходимыми механическими свойствами. Литьем получают отливки от нескольких граммов до нескольких сотен тонн. Немаловажное значение имеет то, что производство литых заготовок дешевле, чем производство заготовок другими способами. Именно поэтому литейное производство сейчас и в будущем сохранит своё ведущее значение [2].

Однако, литейное производство – это сложный и трудоёмкий процесс, сущность которого заключается в получении жидкого расплава необходимого состава и качества и заливки его в заранее приготовленную форму.

Качество отливок и её свойства, металлоёмкость и экономичность зависят от качества и свойства сплава и формовочных материалов, технологии изготовления форм и стержней, условий затвердевания и охлаждения отливки в форме. И решение данных вопросов начинается еще на стадии проектирования конструкции детали и технологического процесса получения отливки. На этой стадии формируются основные затраты на изделие. Отсюда понятно, насколько важно правильно всё рассчитать. Конструирование литьевых форм требует значительных математических расчётов. На полный расчёт литниковой системы уходит достаточно много времени. Поэтому разработки, связанные с моделированием процесса литья под давлением, начались ещё в середине 1970-х годов. Тогда были написаны первые простые программы, позволявшие рассчитывать падение давления в определённых каналах. Выбор конфигураций для литниковой системы ограничивался цилиндрами, а для отливок – пластинами или круговыми секторами. И 20 лет назад технологии по литью и изготовители форм стояли перед той же проблемой, что и сегодня: где расположить впуски, сколько их должно быть, где могут оказаться линии спая и воздушные включения. На основе этой идеи был запущен проект CADMOULD, целью которого была разработка расчётной модели для реологического, термического и механического проектирования форм. Эти первые программы в качестве результата выдавали лишь таблицы с наиболее вероятными значениями потерь давления, вязкости, скорости сдвига и температуры. Тем не менее, было положено начало компьютерному моделированию процесса литья. К середине 1980-х гг. появились компьютерные программы для расчёта структуры потока. С тех пор темпы развития программного обеспечения возросли, и вскоре стало возможным рассчитывать не только стадию заполнения, но и стадию выдержки под давлением, получая данные по ориентации волокон, усадке и короблению.

Конструктор, назначая марку сплава и проектируя конструкцию детали, уделяет внимание конструктивной прочности, условиям работы, требованиям технологии механической обработки и её внешнему виду.

Передо мной стояла задача осуществить 3D – моделирование литниковых систем, на основе конструкторских чертежей моделей для отливки, которые представлены на рис. 1 и рис. 2.

Рисунок 1 – Чертеж первой отливки

Рисунок 2 – Чертеж второй отливки

Моделирование обеих отливок происходило в два этапа:

1. Подготовительный этап. Данные отливки имеют определенные особенности – литейные уклоны в пределах от 1˚30' до 3˚.Необходимо было точно посчитать размеры профилей детали. Такие расстояния были просчитаны с помощью тригонометрических функций с точностью до сотых долей миллиметра.

2. Разработка модели в CAD – системе. После определения всех необходимых размеров было осуществлено моделирование в системе T-flex CAD. На видах сверху были начерчены основные профили, от которых уже строилась отливка. Основная операция, которая была применена при построении, – выталкивание. В конечном итоге получены полностью готовые модели отливок, соответствующие техническому заданию. Предельные отклонения были зафиксированы в пределах 0,24 мм при разрешенных 1,0 мм для первой отливки и 0,5 мм для второй. Данная погрешность построения обусловлена округлениями вычислений на первом этапе моделирования. На рисунках 3 и 4 представлены 3D-модели отливок.

Рисунок 3 – 3D-модель отливки

Рисунок 4 – 3D-модель отливки

На основе созданной 3D-модели первой отливки (чертеж ЕИЖА 80.053.00.000) была подготовлена STL-модель для печати на 3D-принтере. При 3D печати использовались различные варианты настроек печати для получения качественной литниковой формы. На данном этапе ушло достаточно много времени. Задача была полностью выполнена.

Список литературы:

1. Казмер Давид О. Разработка и конструирование литьевых форм : пер. с англ. / Д. О. Казмер. — СПб.: Профессия, 2011. — 464 с.: ил. — Hanser. — Библиогр.: с. 456-458. — Предметный указатель: с. 459-463. — ISBN 978-5-91884-016-0.

2. Чернышов Евгений Александрович. Технология литейного производства: учебное пособие для вузов / Е. А. Чернышов, А. А. Евлампиев. — Москва: Абрис, 2012. — 383 с.: ил. — Библиогр.: с. 381-383. — ISBN 978-5-4372-0010-0.

3. http://www.cadmaster.ru/magazin/articles/cm_35_procast.html

Код для цитирования: Скопировать