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

Подождите немного. Документ загружается.

До 0,1 зионностойкие

стали, кобаль-

товые, хроми-

стые и алюми-

ниевые сплавы,

латунь

сти в серийном производ-

стве

Литье по выплавляе-

мым,

выжигаемым

моделям

До 0,15

Высоколегиро-

ванные стали и

сплавы (за ис-

ключением

щелочных ме-

таллов,

реагирующих с

кремнеземом

облицовочного

слоя)

Лопатки турбин, клапаны,

дюзы, шестерни, режущий

инструмент, детали прибо-

ров. Керамические стержни

позволяют изготовлять

отливки толщиной 0,3 мм и

отверстия диаметром до

2 мм

Литье по растворяе-

мым моделям

До 0,15

Лопатки турбин, детали

приборов.

Солевые модели снижают

шероховатость поверхно-

сти

Литье по заморажи-

ваемым моделям

До 0,14

Титан, жаро-

прочные стали

Тонкостенные отливки

(минимальная толщина

стенки 0,8 мм, диаметр

отверстия до 1 мм)

Литье по газофици-

руемым моделям

До 15

Любые сплавы

Мелкие и средние отливки

(рычаги, втулки, цилиндры,

корпуса)

Продолжение табл. 19

1 2 3 4

Многоразовые формы

Литье в кокиль:

c горизонтальной,

вертикальной и ком-

бинированной плос-

костью разъема

7 (чугун),

4 (сталь),

0,5 (цветные

металлы и

сплавы)

Сталь,

чугун,

цветные

металлы и

сплавы

Фасонные отливки в крупносе-

рийном и массовом производ-

стве (поршни, корпуса, диски,

коробки подач, салазки)

Литье в облицовоч-

ный кокиль

0,25

Сталь ау-

стенитного

и ферритно-

го классов

Лопатки рабочих колес гидро-

турбин, коленчатые валы, бук-

сы, крышки букс и другие круп-

ные толстостенные отливки

Литье под давле-

нием:

на машинах с гори-

зонтальными и вер-

тикальными каме-

рами прессования

0,10

Магниевые,

алюминие-

вые, цинко-

вые и свин-

цово-оловян-

ные сплавы,

сталь

Отливки сложной конфигу-

рации (тройники, колена,

кольца электродвигателей,

детали приборов, блок двига-

теля)

с применением ва-

куума

0,05

Медные

сплавы

Плотные отливки простой

формы

Центробежное ли-

тье на машинах с

осью вращения:

вертикальной

0,05

Отливки типа тел вращения

(венцы, шестерни, бандажи, ко-

леса, фланцы, шкивы, махови-

ки), двуслойные заготовки (чу-

гун–бронза, сталь–чугун) при

l : d < 1

горизонтальной 0,60

Трубы, гильзы, втулки, оси

при l : d > 1

наклонной (угол

наклона 3–6

1,0

Трубы, валы, слитки

вертикальной, не сов-

падающей с геометри-

ческой осью отливки

0,01

Чугун,

сталь,

бронза

и др.

Фасонные отливки, не являю-

щиеся телами вращения (рычаги,

вилки, тормозные колодки)

Штамповка жидких

сплавов

До 0,30

Цветные

сплавы

Слитки, фасонные отливки с

глубокими полостями ( турбин-

ные лопатки, детали арматуры

высокого давления )

с кристаллизацией под

поршневым давлением

0,01

Чугун и

цветные

сплавы

Массивные толстостенные отливки

без газовых раковин и пористости;

можно получать уплотненные

заготовки из нелитейных материа-

лов (чистый алюминий)

Окончание табл. 19

1 2 3 4

Литье выжимани-

ем

Панели раз-

мером до

1000

2500 мм с

толщиной

2,5–5 мм

Магние-

вые и

алюминие-

вые спла-

вы

Крупногабаритные отливки, в

том числе ребристые

Вакуумное всасы-

вание

0,01

Сплавы на

медной

основе

Небольшие отливки тел вра-

щения ( втулки, гильзы )

Последовательно

направленная кри-

сталлизация

0,012

Цветные

сплавы

Отливки толщиной стенки до

3 мм при протяженности до

3000 мм

Литье под низким

давлением

0,030

Чугун,

алюми-

ниевые

сплавы

Толстостенные отливки с

толщиной стенки 2 мм при

высоте 500–600 мм ( головки

блока цилиндров, поршни,

гильзы )

Непрерывное литье

Трубы диа-

метром

300–1000 мм

Сталь,

чугун,

цветные

металлы и

сплавы

Листы, заготовки круглого

сечения (слитки, трубы, валы)

Литье в формы:

гипсовые

0,10

песчано-цементные 70

кирпичные 200

шамотно-кварцевые 100

глинистые 50

графитовые 0,014

каменные 0,03

металлокерамичес-

кие и керамические

0,025

Сталь,

чугун,

цветные

металлы и

сплавы

Крупные и средние отливки в

серийном производстве

4. Назначение точности изготовления

отливки на стадии ее конструирования

4.1. Выбор норм точности при разработке

конструкции и технологического процесса

изготовления отливки

4.1.1. Основные этапы конструирования

Разработка отливки, как заготовки литой детали, проходит две

стадии конструирования.

Первая стадия – это конструирование литой детали. На данной

стадии определяются и назначаются:

– геометрическая форма детали в зависимости от ее функцио-

нального назначения с учетом технологичности ее изготовления

(с произведением соответствующих расчетов на прочность, жест-

кость, устойчивость и т. д

.);

– номинальные размеры, нормы точности, литейный сплав и пр.;

– технологические, технические, эксплуатационные и иные тре-

бования, методы контроля параметров и пр.

Основным документом на стадии конструирования литой детали

является ее рабочий чертеж.

Вторая стадия – это стадия конструирования отливки по чер-

тежу литой детали. Эта стадия неразрывно связана с разработкой

технологического процесса ее изготовления. На данной стадии кон-

струирования окончательно определяются способ литья и технологи-

ческий процесс изготовления отливки. Основными документами при

конструировании отливки являются:

– графическое изображение элементов литейной формы и отлив-

ки на карте эскизов согласно требованиям ГОСТ 3.1125–88, ЕСКД и

ЕСТД (допускается графическое изображение выполнять на учтен-

ной копии

чертежа литой детали);

– чертеж отливки согласно требованиям ГОСТ 3.1125–88;

– рабочие чертежи литейной оснастки с технологическими ука-

заниями и требованиями точности ее изготовления;

– карты технической информации и пооперационные карты изго-

товления отливки, производства сплава, изготовления стержней и т. д.

Приступая к разработке конструкции отливки и технологии ее из-

готовления, технолог-литейщик располагает

чертежом детали с ука-

занием ее массы, марки сплава, требований к параметрам точности,

особых требований к механическим, физическим и другим свойст-

вам. Он также располагает сведениями о серийности производства

конструируемых отливок и технических возможностях действующе-

го цеха. Разработка конструкции и технологии изготовления отливки

должна исходить из неукоснительного обеспечения всех эксплутаци-

онных

требований, которые предъявляются литой детали. Кроме это-

го конструкция отливки и технологический процесс ее изготовления

должны обеспечивать:

– наименьшие припуски на механическую обработку;

– заданные параметры точности отливки (особенно необрабаты-

ваемых конструктивных элементов);

– наименьшие размеры и массу литниково-питающей системы

(т. е. наибольший выход годного).

Следует еще раз подчеркнуть

, что разработка конструкции от-

ливки начинается только при наличии рабочего чертежа детали и

требований по количеству их выпуска. Процесс конструирования

отливки по чертежу детали включает в себя следующие основные

этапы (рис. 8):

– анализ рабочего чертежа литой детали;

– выбор и назначение параметров и норм точности изготовления

отливки;

– разработку элементов

литейной формы и отливки на карте эс-

кизов (чертеже) или на учтенной копии чертежа литой детали со-

гласно ГОСТ 3.1125–88 с целеуказаниями на проектирование литей-

ной оснастки;

– разработку чертежа отливки;

– разработку карт технической информации (КТИ) и поопераци-

онных технологических карт на изготовление отливки, которые

должны охватывать полный производственный цикл изготовления от

шихтового двора и приготовления сплава до термической обработки

и предпродажной подготовки;

– проектирование и изготовление необходимой литейной осна-

стки требуемой точности (указаны в технических условиях на черте-

же отливки

);

– освоение и корректировку технологического процесса изготов-

ления отливки;

– оформление промышленного технологического процесса с

внесением всех изменений в технологическую и конструкторскую

документацию.

Рис. 8. Схема основных этапов конструирования отливки по чертежу детали

Для разработки оптимальной конструкции отливки и

технологического процесса ее изготовления необходимо

произвести анализ определенных параметров литой де-

тали (по ее чертежу), а именно (рис. 9):

– габаритов и массы литой детали;

– сложности конструкции литой детали и ее конструктивных

элементов (конфигурации поверхностей, наличие и сложность внут-

ренних полостей, толщина стенок и т

. п.);

– условий работы детали (действующих нагрузок, в каких усло-

виях работает, эксплутационных требований и т. п.);

– технологичности конструкции литой детали (литейной техно-

логичности; технологичности механической обработки и т. п.);

– параметров точности литой детали (обрабатываемых и необра-

батываемых конструктивных элементов);

– сплава и его физических (температура плавления) и

литейных

свойств;

– видов и объема механической обработки поверхностей литой

детали.

Рис. 9. Схема анализа рабочего чертежа детали

При анализе чертежа литой детали по перечисленным параметрам

производится общая оценка экономичности и целесообразности

применения того или иного способа литья. Несомненно, что конст-

рукция отливки в значительной мере влияет на выбор способа литья.

В то же время способ литья определяет конструкцию некоторых эле-

ментов отливки (уклоны, технологические ребра, припуски, напуски,

литейные

радиусы и т. д.). Оценка экономичности изготовления от-

ливки, в конечном итоге, определяется разницей между затратами на

ее изготовление и стоимостью заказа. Если они соизмеримы, то вы-

полнение работ не имеет смысла.

По результатам анализа габаритов, массы, сложности конструк-

ции, условий работы и вида механической обработки литой детали,

определяют:

–

группы сложности и ответственности конструкции отливки;

– объем механической обработки и, по возможности, класс точ-

ности обрабатывающих станков.

В результате анализа литейного сплава производят уточнение

марки сплава и его химического состава. При совместном анализе

литейного сплава и конструкции литой детали определяется литей-

ная усадка для выбранного способа литья.

При анализе параметров

точности литой детали определяют

нормы ее размерной точности, шероховатость ее поверхности, нормы

отклонения ее формы и расположения поверхности. Особое внима-

ние при анализе параметров точности детали следует обратить на

нормы размерной точности конструктивных элементов с необраба-

тываемыми поверхностями, возможно ли обеспечить литьем такую

размерную точность. При невозможности обеспечения литьем тре-

буемой точности следует согласовать с конструктором нормы раз-

мерной точности на данные конструктивные элементы с внесением

изменений в рабочий чертеж литой детали, или применить механиче-

скую обработку с внесением изменений в чертеж детали.

В результате анализа технологичности конструкции литой дета-

ли уточняются конфигурации конструктивных элементов на техно-

логичность их изготовления. При

необходимости производится из-

менение конструкции менее технологичных элементов детали на бо-

лее технологичные. Здесь следует отметить, что технолог-литейщик

только вносит предложения по изменению конструкции, а изменяет

ее конструктор детали.

Технологичность конструкции литой детали оценивают с по-

мощью факторов технологичности. Здесь следует отметить, что

факторы оценки технологичности можно подразделить на две

группы: расходные и унифицированные.

Расходные показатели технологичности определяются металло-

емкостью, трудоемкостью и, в конечном итоге, себестоимостью от-

ливок. Чем

меньше величина припусков на механическую обработку,

тем меньше металлоемкость. Чем меньше используется стержней,

вкладышей и пр. на изготовление литейных форм, тем меньше тру-

дозатраты. Чем ниже трудозатраты и металлоемкость, тем меньше

себестоимость изготовления, тем более технологична конструкция

литой детали.

Унифицированные показатели технологичности определяются

количеством унифицированных и стандартизированных конструк-

тивных элементов

литой детали (платики, бобышки, ребра жестко-

сти, переходы стенок и т. д.), а также возможностью применения:

– типовых (отработанных в производстве) технологических про-

цессов изготовления отливок (ТТП);

– стандартизированной литейной оснастки и приспособлений

при изготовлении форм и стержней;

– типовых или нормализованных литниково-питающих систем.

Применение унифицированных конструктивных элементов ли-

той

детали и типовых решений технологических процессов сни-

жает до минимума затраты на отработку процесса изготовления

отливок, что показывает на технологичность конструкции литой

детали.

4.1.2. Методика определения параметров

и норм точности

При выборе и назначении норм точности отливки необходимо

произвести совместный анализ характеристик литой детали по ее

чертежу и условий ее производства (рис. 10). На основе анализа не-

обходимо выявить основные факторы, определяющие точность изго-

товления; критерии оценки для выбора норм точности по каждому из

четырех ее параметров. На основании выявленных факторов и крите-

риев оценки определяются значения норм точности отливки и мо-

дельного комплекта.

Рис. 10. Схема определения параметров и норм точности отливок