Моргунов В.Н. Основы конструирования отливок. Параметры точности и припуски на механическую обработку

Подождите немного. Документ загружается.

формы, получаются более точными. В качестве технологических баз не

рекомендуется использовать поверхности с пригаром и неровностями

от прибылей, участки отливок в местах разъема формы и стержней и

расположения питателей литниковой системы. Технологические базы

отливок должны быть чистыми без заусенцев, желательно без уклонов.

В тех случаях, когда поверхности отливки не удовлетворяют требо

ваниям, предъявляемым к технологическим базам, т. е. по своим раз-

мерам, формам или расположению не могут обеспечить ее установку в

приспособлениях станка, в конструкции отливки предусматривают

искусственные технологические базы (центровые отверстия, плати-

ки, выточки и т. д.). Эти искусственные технологические базы служат

для установки отливки на первых операциях механической обработки.

Затем их убирают на последующих операциях обработки.

В массовом и серийном производстве технологические базы

обычно выбираются совместно технологами-механиками и техноло-

гами-литейщиками. Обозначение на чертежах отливок первичных

технологических баз можно производить схематичным изображени-

ем применяемых опор, оправок и других установочных устройств

согласно ГОСТ 3.1107–81. В табл. 3 представлены рекомендуемые

примеры обозначения на

чертеже отливки ее технологических баз.

Таблица 3

Примеры обозначения технологических баз отливки

(рекомендуемые)

Наименование установочного

устройства на первичной операции

механической обработки отливки

Пример обозначения первичной

технологической (установочной)

базы отливки

Опоры (люненты) подвижные,

неподвижные, плавающие и регули-

руемые

Оправки цилиндрические, кони-

ческие, резьбовые и цанговые (па-

троны).

Центры неподвижные, плаваю-

щие, вращающиеся, обратные и про-

чие.

Механическая обработка сложных отливок может производиться

от двух, трех и более первичных технологических баз. В этом случае

на чертеже отливки возле условного обозначения технологических

баз необходимо проставлять их порядковый номер римской цифрой.

Причем порядок установки должен находиться во взаимосвязи с по-

следовательностью первичных операций механической обработки

отливки.

Нанесение установочных баз на

чертежах отливок, даже очень

сложных, не снижает ясности чертежа и не составляет особых труд-

ностей. Обозначение в чертежах отливок серийного и массового

производства установочных баз с отображением конструктивных

особенностей опор приспособлений для механической обработки

следует считать целесообразным, так как это обеспечивает рацио-

нальную литейную технологию и позволяет:

- правильно размечать

и обмерять пробные отливки;

- правильно контролировать отливки, не допускать искажения

поверхностей в местах установочных баз, что исключает брак в ме-

ханических цехах по таким видам, как смещение.

В единичном производстве для разметочных работ применяются

операционные карты, в которых обязательно указываются базовые

поверхности, от которых следует исходить при разметке. Кроме опе

рационных карт, разметка может производиться по чертежу, в кото-

ром целесообразно указывать базовые поверхности для основных

осевых установок. Проверку размерной точности отливки можно

вести от технологических баз. При этом отливку устанавливают на

обрабатывающем станке, используя ее технологические базы, т. е.

имитируется операция первичной обработки отливки. Непосредст-

венно на станке производятся

измерения действительных размеров

отливки и их сравнение с допустимыми отклонениями согласно на-

значенному на отливку классу размерной точности.

2. Основные принципы

и методика классификации отливок

Для выбора и разработки оптимального технологического про-

цесса изготовления отливок, определения и назначения норм точ-

ности, оценки затрат материалов, энергии, трудозатрат и т. п. не-

обходимо произвести классификацию отливки по сложности кон-

струкции, массе, габаритам и т. д. Рассмотрим основные принци-

пы классификации отливок в литейном производстве.

В литейном производстве

отливки классифицируют исходя из

следующих характерных признаков (присущих всем отливкам):

- применяемого сплава для их изготовления;

- условий применения литых деталей и требований, предъявляе-

мых к ним;

- массы, габаритов и условий термического воздействия;

- конструктивно-технологической сложности изготовления от-

ливок.

2.1. Классификация по типу сплава,

массе и термическому воздействию

По типу сплава отливки классифицируются исходя из назва-

ния литейного сплава и его плотности.

Отливки из чугуна должны соответствовать общим техническим

условиям согласно ГОСТ 26358–94. В зависимости от структуры

графита в чугуне, химического состава и структуры металлической

основы они подразделяются на:

- отливки из чугуна с пластичным графитом (ЧПГ) – ГОСТ 1412–85;

отливки из чугуна с шаровидным графитом, высокопрочного

(ВЧШГ) – ГОСТ 7293–85;

- отливки из чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ) –

ГОСТ 28394–83;

- отливки из ковкого чугуна с хлопьевидным графитом (КЧ) –

ГОСТ 1215–79;

- отливки из антификационного чугуна (АЧ) – ГОСТ 1585–85;

- отливки из легированного чугуна (изностойкого, коррозионно-

стойкого, жаростойкого, высокохромистого, никелевого, алюминие-

вого чугуна и т. д.) – ГОСТ 7769–82.

Отливки из стали конструкционной нелегированной и легиро-

ванной должны отвечать требованиям технических условий соглас-

но ГОСТ

977–88, а из хладостойкой и износостойкой – согласно

ГОСТ 21357–87.

Отливки из легких цветных сплавов с плотностью до 3000 кг/м

К ним относятся отливки из алюминиевых сплавов, отвечающих тре-

бованиям ГОСТ 1583–93, и магниевых сплавов, отвечающих требо-

ваниям ГОСТ 2856–79.

Отливки из тяжелых цветных сплавов с плотностью более

3000 кг/м

. К ним относятся:

- отливки из оловянистых бронз (согласно ГОСТ 613–79);

- отливки из безоловянистых бронз (согласно ГОСТ 493–79);

- отливки из медно-цинковых сплавов (латуней) (согласно

ГОСТ 17711–93);

- отливки из цинковых сплавов (согласно ГОСТ 25140–93);

- отливки из титановых и других тяжелых цветных сплавов.

За основу классификации отливок по массе можно взять

клас-

сификацию литейных цехов, принятую для определения производст-

ва литья. Литье по массе отливок подразделяют на пять групп: мел-

кое; среднее; крупное; тяжелое; особо тяжелое (уникальное).

Граничные значения по массе литья для определения той

или иной группы зависят от серийности производства литья.

Причем при крупносерийном и массовом производстве отливок

граничные значения

массы, определяющие ту или иную груп-

пу, на порядок меньше, чем при индивидуальном производстве.

В табл. 4 приведена классификация отливок по их массе в за-

висимости от серийности производства.

По термическому воздействию отливки подразделяются на две

основные группы: термо- и нетермообрабатываемые.

Таблица 4

Классификация отливок по массе

Индивидуальное – серийное

Крупносерийное

и массовое

Литье

Максимальная

масса (кг)

Приведенная

толщина (мм)

Максимальная

масса (кг)

Мелкое

100 10 10

Среднее 1000 10–20 50

Крупное 5000 20–30 500

Тяжелое 20000 20–30 > 500

Особо тяжелое > 20000 30 –

2.2. Классификация по условиям применения

В зависимости от назначения литых деталей и требований, предъ-

являемых к ним (требования указаны в нормативно-технической до-

кументации и рабочем чертеже детали), отливки подразделяют на

три группы ответственности: общего, ответственного и особо от-

ветственного назначения.

1-я группа – отливки общего назначения. К этой группе ответст-

венности относятся отливки для таких

деталей, у которых конфигу-

рация и размеры определяются только конструктивными и техноло-

гическими соображениями. Поэтому контролируемыми показателя-

ми данной группы отливок являются: внешний вид, размеры и хими-

ческий состав.

2-я группа – отливки ответственного назначения. Это отливки

для деталей, работающих при статических нагрузках. Кроме внешне-

го вида, размеров и химического состава в отливках этой группы

контролируются также механические свойства. Из механических

свойств проверяются: относительное удлинение (δ) (кроме ЧПГ);

предел текучести (σ

) для пластичных сплавов или временное сопро-

тивление разрыву для хрупких (σ

). Испытание механических

свойств производят на отдельно отлитых образцах поплавочно или

выборочно на образцах, вырезанных из прилитых к отливке заготов-

ки-образца. При работе деталей под давлением дополнительно про-

изводится поштучный или выборочный контроль отливок на плот-

ность, а отливки из алюминиевых и магниевых сплавов подвергаются

выборочному контролю рентгенопросвечиванием.

3-я группа

– отливки особо ответственного назначения. Это отлив-

ки для деталей, рассчитываемых на прочность и работающих при цик-

лических и динамических нагрузках. Отливки данной группы подверга-

ются контролю по всем показателям, установленным для 2-й группы

ответственности. Кроме этого отливки обязательно проверяют на удар-

ную вязкость, а отливки из алюминиевых и магниевых сплавов

дополни-

тельно подвергают индивидуальному контролю вихревыми токами, рент-

генопросвечиванием, флуоресцентному контролю. Для отливок этой

группы дополнительно предусмотрено выборочное испытание механиче-

ских свойств на образцах, вырезанных из тела контрольных отливок.

В станкостроении для отливок из чугуна по условиям примене-

ния детали принята своя классификация, где их подразделяют на

пять классов ответственности.

Класс 1. Особо ответственные отливки:

- базовые, корпусные и другие литые детали высокой прочности,

жесткости или износостойкости (корпуса патронов, поддерживаю-

щие кронштейны станков; станины станков; блоки цилиндров; зуб-

чатые колеса; маховики; шкивы);

- детали, работающие в условиях большой степени загрязненно-

сти смазки на износ при трении скольжения или качения и требую-

щие стабильности геометрической формы (станки с направляющими

скольжения; направляющие втулки плунжеров, штоков и колонн

гидравлических прессов; диски трения; цилиндры и поршни встря-

хивающих формовочных машин; поршневые кольца и т. д.);

- детали, испытывающие давления свыше 10 МПа (корпуса рас-

пределителей и золотников; роторы; плунжерные втулки насосов;

цилиндровые блоки и поршни и т. д.).

Класс 2. Отливки ответственного назначения:

- базовые корпусные детали средней прочности, жесткости или

износостойкости

( столы карусельных, координатно- и горизонталь-

но расточных станков и т. д.);

- детали, к которым предъявляются требования по стабильности

геометрической формы, работающие на износ в неответственных уз-

лах трения с малой загрязненностью смазки (цилиндры поворота

формовочных машин и т. д.);

- базовые детали, работающие при гидравлических давлениях до

10 МПа.

Класс

3. Отливки средней ответственности:

- базовые корпусные детали малой прочности, не работающие на

износ, или работающие в неответственных узлах (их жесткость и ко-

робление не сказываются на точности работы станков);

- детали, к которым предъявляются требования стабильности

геометрической формы при напряжениях растяжения до 40 МПа или

при избыточном давлении до 0,1 МПа.

Класс 4.

Малоответственные детали:

- детали, не несущие нагрузок и не работающие на износ;

- декоративные детали узлов.

Класс 5. Все детали из антифрикционного чугуна (втулки; вкла-

дыши; сухари; червячные колеса и пр.).

2.3. Классификация отливок

по конструктивно-технологической сложности

изготовления

В основу классификации отливок по конструктивно-технологи-

ческой сложности изготовления взята классификация, установленная

прейскурантом оптовых цен заготовок. Для отливок определено

шесть групп сложности. Чем выше численное значение группы, тем

сложнее отливка.

Та или иная группа сложности отливок определяется по класси-

фикационным признакам девяти факторов сложности, характер-

ных для всех отливок. Факторы

сложности исходят из конструкции и

условий работы литой детали. К ним относятся (рис. 5):

- сложность конфигурации поверхности литой детали;

- масса литой детали;

- максимальный габаритный размер детали;

- толщина основной стенки литой детали;

- характеристики выступов, углублений, отверстий и т. п. литой

детали, выполняемых литьем;

- количество стержней или

вкладышей, используемых при изго-

товлении литейных форм на одну отливку;

- наличие и характер механической обработки поверхностей от-

ливки;

- ответственность назначения литой детали;

- особые технические требования, предъявляемые к литой детали.

Рис. 5. Факторы оценки конструктивно-технологической сложности отливки

По каждому из девяти факторов сложности отливки также опре-

делено шесть групп сложности. Та или иная группа сложности по

любому из девяти факторов определяется по их классификационным

признакам. Общая же сложность конструкции отливки является

приведенной. Ее определяют сопоставлением групп сложности ка-

ждого из девяти факторов сложности.

Граничные значения классификационных признаков по

факторам

сложности зависят от применяемого способа литья. Поэтому группа

сложности отливки назначается для конкретного способа литья.

2.3.1. Определение сложности

по фактору конфигурации поверхности

Основными классификационными признаками, определяющими

группу сложности по фактору конфигурации поверхности литой де-

тали являются:

- наличие поверхностей сложной конфигурации;

- наличие выступов, углублений, отверстий и т. п.;

- наличие полостей открытой, полузакрытой или закрытой форм.

В табл. 5 приведены классификационные признаки групп сложно-

сти конфигурации поверхностей отливки.

К 1-й группе сложности по

конфигурации относятся отливки про-

стой геометрической формы без внутренних полостей.

Ко 2-й группе сложности, как правило, относятся отливки коробча-

той формы с наличием открытой внутренней полости простой формы.

К 3-й группе сложности относятся отливки с наличием внешних

криволинейных поверхностей и внутренних полостей открытой, бо-

лее сложной формы.

Таблица 5

Классификационные признаки сложности по конфигурации

поверхностей

Способ литья

Группа

слож-

ности

ПФ и ОФ К и Ц Д ВМ

Плоские, сферические, цилиндрические наружные поверхности

и их сочетания. Внутренние полости отсутствуют. Возможно:

Наличие невысоких

выступов и углублений

–

Использование изго-

товления многомест-

ных формы

–

То же и открытой коробчатой формы, кроме этого:

Наличие внешних кри-

волинейных поверхно-

стей и простых внут-

ренних полостей с ши-

роким выходом наружу

–

Наличие выступов

и углублений про-

стой формы; нали-

чие открытой по-

лости простой

формы

–

Окончание табл. 5

Способ литья Группа

слож-

ности

ПФ и ОФ К и Ц Д ВМ

3. То же, но с нали-

чием внутренних

полостей криволи-

нейной формы

То же, но с кри-

волинейными

поверхностями

и наличием вы-

ступов и углуб-

лений. Требует

2-х разъемов

формы

То же, но с на-

личием глубо-

ких углубле-

ний, резьбы и

зубьев

То же, но с

наличием

криволиней-

ных поверх

ностей и про-

стых откры-

тых внутрен-

них полостей

4. Наличие конфигу-

раций закрытой

формы. Внутрен-

ние полости сред-

ней сложности с

затрудненным вы-

ходом наружу

То же, но требу-

ет 3-х разъемов

форм

То же, но с

наличием по-

лостей слож-

ной формы

То же, но с

полостями

замкнутой

формы

5. Закрытой формы

со сложными по-

лостями и наличи-

ем различных ка-

налов

То же, но требу-

ет 4-х разъемов

форм

То же, но со

сложными

ребрами

Сложной

разветвлен-

ной формы и

полостями

замкнутой

формы

6. То же, но с нали-

чием тонких ребер

и многоярусных

каналов

Сложная конфи-

гурация, тре-

бующая более

4-х разъемов

То же, но с

высокими вы-

ступами и уг-

лублениями;

Особо слож-

ная конфигу-

рация с замк-

нутыми,