Выбор способа получения заготовки

Выбор способа изготовления заготовки осуществляют с учётом следующих факторов.

1 Материал заготовки. В зависимости от его технологических свойств возможны три варианта изготовления заготовки:

а) литьём в случаях, когда материалом заготовки являются чугуны, силумины, литейные стали по ГОСТ 977-88 (марка стали заканчивается буквой Л), литейные бронзы по ГОСТ 493-79 и ГОСТ 613-79, литейные латуни по ГОСТ 17711-93 и др.;

б) обработкой давлением в случаях, когда материалом заготовки являются деформируемые стальные сплавы по ГОСТ 1050-88, ГОСТ 380-94, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 1435-90, ГОСТ 5949-75, деформируемые алюминиевые сплавы, бронзы, латуни и др.;

в) сваркой в случаях, когда заготовка имеет сложную конфигурацию или малую толщину стенок и изготовление её литьем или обработкой давлением затруднительно или невозможно.

2 Назначение и условия работы детали. Как правило, механические свойства обработанного давлением материала выше, чем литого. Вследствие этого деталь, заготовка для которой получена при помощи обработки давлением, будет иметь меньшую массу, что особенно важно в транспортных машинах, самолётах, автомобилях, ракетах и т.д.

Детали, подвергнутые обработке давлением, имеют более высокую надёжность. Поэтому заготовки деталей, от которых зависит жизнь людей (детали систем управления, тяги и рычаги тормозных систем и т.д.), изготовляют обработкой давлением. Государственный горный и Технический надзор требует изготовления ответственных деталей подъёмных кранов, сосудов, работающих под давлением сжатых газов, и т.д. только из материалов, подвергнутых обработке давлением.

Если деталь имеет неответственное назначение, работает не на пределе своих возможностей (в этом случае категория прочности материала обычно не оговорена), возможна замена литого материала на штампованный и обратно.

3 Конфигурация детали. Э то один из решающих факторов, влияющих на выбор метода получения заготовки. Если форма для детали должна иметь более одного разъёма, то заготовка чаще получается литьём. Исключение составляют детали, штампуемые на ГКМ и в разъёмных матрицах на других видах оборудования (штамп в этом случае имеет два и больше разъёма). Полузамкнутые полости и тонкие стенки сложной конфигурации у детали предрасполагают к получению заготовки для неё литьём.

4 Размеры детали. Особо крупные детали сложной конфигурации изготавливаются литьём или сваркой.

5 Возможность появления в литой детали раковин и пористости. Эти дефекты вскрываются механической обработкой и не допускаются на поверхностях, подвергающихся истиранию (поверхности пар скольжения, червячные передачи), высоким контактным нагрузкам (зубчатые передачи, шлицевые соединения). Поэтому заготовки для деталей, имеющих указанные конструктивные элементы, нужно стремиться получать обработкой давлением (если позволяют размеры и конфигурация). При получении заготовки для такой детали литьём имеется риск потерь от брака.

6 Конструктивные особенности детали. Метод получения заготовки необходимо иметь в виду при конструировании детали. Он находит своё отражение в конструктивных особенностях (закругления, уклоны, рёбра и др.), которые во многих случаях и предопределяют выбор того или другого метода.

7 Конкретная деловая ситуация. На выбор метода получения заготовки влияет конкретная деловая ситуация: наличие на предприятии тех или иных цехов (кузнечных, штамповочных, литейных, сварочных), наличие в цехах определённого оборудования, степень его загруженности, наличие или отсутствие возможности получения заготовки по кооперации и др. Эта деловая ситуация должна учитываться при конструировании детали.

Например, при отсутствии на заводе сталеплавильных печей и при невозможности получить заготовку по кооперации. Крупная стальная несущая деталь должна конструироваться с учётом её получения ковкой (при наличии ковочного оборудования) или сваркой.

8 Затраты на изготовление заготовки. Необходимо учитывать затраты на изготовление заготовок. Как правило, литые заготовки являются наиболее дешёвыми.

Процесс и результат выбора метода получения заготовки на основании комплексного анализа перечисленных выше положений должны быть отражены в пояснительной записке в виде возможных вариантов изготовления заготовки.

Если заготовку решено получать литьём, то следующим этапом является выбор способа литья (в песчаные формы, в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, под давлением и др.).

При этом необходимо учитывать, что литьё в песчаные формы применяется для отливок любой сложности, любых размеров и вида сплава в индивидуальном, мелко- и среднесерийном производстве. Литьё в кокиль применяется в средне- и крупносерийном производстве сравнительно простых отливок из чугунов и сплавов цветных металлов. Литьё воболочковыеформы применяется в крупносерийном и массовом производствесравнительнопростых небольших отливок из любых сплавов. Литьёповыплавляемым моделям применяется в средне- и крупносерийномпроизводственебольших сложных точных тонкостенных отливок без ограничениясплавов. Литьё под давлением применяется в крупносерийном и массовом производстве небольших точных тонкостенных отливок из сплавов цветных металлов с минимальном объёмом последующей механической обработки.

При выборе способов литья необходимо учесть рекомендации по до­пустимым толщинам стенок и размерам отверстий в отливках,

Если заготовку решено получать обработкой давлением, то необходимо выбрать её вид (прокатка, ковка, ковка-штамповка в подкладных штампах на ковочных молотах, штамповка на паровоздушных штамповочных молотах (ПШМ), кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП), винтовых прессах (ВП), горизонтально-ковочных машинах (ГКМ), обжатие на ковочных вальцах или радиально-ковочных машинах (РКМ), холодная объёмная штамповка, холодная листовая штамповка).

Окончательно способ получения заготовки выбирается после расчёта экономической эффективности вариантов получения заготовки.

1.1.4 Методические указания для расчёта припусков по упрощённым формулам

Исходным пунктом для разработки чертежа отливки является чертёж детали и годовой объём ее выпуска.

1 Подготовить таблицу с размерами , допусками и шероховатостью поверхностей детали на основе её чертежа и заполнить столбцы 1, 2, 3, 6 (табл. 20).

2 Рассчитать средние размеры детали по формуле (6) и вписать в столбец 4 табл. 20

, (3)

где – номинальный размер детали;

– верхнее и нижнее предельные отклонения размера детали со своим знаком.

Числовые значения отклонений можно взять из справочников по допускам, если их нет на чертеже детали или из библиотеки программы "Компас".

3 Записать значения допусков формы и взаимного расположения поверхностей детали в столбец 5 табл. 20. Если эти допуски на чертеже не указаны, то рассчитать их по формуле

(4)

4 Определить вид механической обработки поверхностей детали, соединяемых размерами в зависимости от их шероховатости из табл. 1 и заполнить столбец 7, табл. 20.

Таблица 1

, мкм	Вид окончательной механической обработки
≥6,3	Черновая
>2,5 – 6,3	Получистовая
>0,8 – 2,5	Чистовая
≤0,8	Тонкая

Если поверхность механически не обрабатывается, то сделать запись " не обраб. ".

5 Выбрать из табл. 2 ориентировочные значения припуска на обрабатываемые размеры детали и выполнить столбец 8 табл. 20.

Таблица 2

Наибольший габаритный размер детали , мм	Ориентировочные значения припуска на сторону , мм
≤60	1,5
>60÷90
>90÷120	2,5
>120÷150
>150	3,5

6 Рассчитать ориентировочные размеры отливки с учётом ориентировочных припусков на обрабатываемых поверхностях по ниже приведенным формулам и заполнить столбец 9 табл. 20.

Для наружных диаметров (аналогично рис. 4, а)

. (5)

Для внутренних диаметров (аналогично рис. 4, г)

. (6)

Для длин и высот, соединяющих две обработанные поверхности (аналогично рис. 4, б, в) по формуле (5).

Для длин и высот, соединяющих одну обрабатываемую, а вторую необрабатываемую поверхности

. (7)

Для уступов, соединяющих две обрабатываемые поверхности (аналогично рис. 4. е, ж)

(8)

Для уступов, соединяющих одну обрабатываемую, а вторую необрабатываемую поверхности:

– если размер уступа при назначении припуска на обрабатываемую поверхность увеличивается, то нужно применить формулу (7);

– если размер уступа уменьшается

(9)

7 Выбрать значение параметра из табл. 3.

Таблица 3

Наибольший габаритный размер отливки , мм	≤100	>100…250	>250…300
Параметр

8 Определить значение параметра , зависящего от типа сплава из табл. 4.

Таблица 4

Тип сплава	Цветные лёгкие, нетермообрабатываемые сплавы	Нетермообрабатываемые чёрные и цветные тугоплавкие и термообрабатываемые цветные лёгкие сплавы	Термообрабатываемые чугунные и цветные тугоплавкие сплавы	Термообрабатываемые стальные сплавы
Параметр

К лёгким отнесены сплавы с плотностью до 3 г/см³, а к цветным тугоплавким отнесены сплавы с температурой плавления выше 700 °С.

9 Рассчитать параметр размерной точности отливки в зависимости от типа технологического процесса литья по формулам (10…14).

Для литья под давлением, литья по выжигаемым моделям с применением плавленого кварца, корунда и других огнеупорных материалов:

. (10)

Для литья по выплавляемым моделям:

. (11)

Для литья под низким давлением и в кокиль без песчаных стержней:

(12)

Для литья в песчано-глинистые сырые из высокопрочных (более 160 кПа или 1,6 кг/см²) смесей, литья по газифицируемым моделям, в формы, отверждённые в контакте с холодной оснасткой, литья под низким давлением, в кокиль с песчаными стержнями, в облицованный кокиль

(13)

Для литья в песчано-глинистые формы средней прочности (120…160 кПа или 1,2…1,6 кг/см²) со средним уровнем уплотнения, центробежного литья (внутренние поверхности), литья в формы, отверждаемые в контакте с горячей оснасткой и в вакуумно-пленочные формы

(14)

В приведённых выражениях меньше значения относят к простым отливкам крупносерийного производства.

10 Определить класс размерной точности , зависящей от параметра размерной точности по табл. 5.

Таблица 5

Параметр
Класс размерной очности отливки Т	3			5			7			9

 

11 Определить параметр , зависящий от номинальных размеров отливки по табл. 6.

Таблица 6

Параметр
Номинальный размер отливки , мм	>4-6	>6-10	>10-16	>16-25	>25-40	>40-63
Параметр
Номинальный размер отливки , мм	>63-100	>100-160	>160-200	>200-250	>250-400	>400-630

 

12 Рассчитать значения вспомогательного параметра . Для нечётных значений параметра параметр равен

(15)

Для чётных (при ) значений параметра параметр равен

(16)

13 Определить значения допусков размеров отливки по табл.8 и заполнить столбец 10, табл. 20.

Таблица 7

	0,36	0,44	0,56	0,7	0,9	1,1	1,4	1,8	2,2	2,4

Для необрабатываемых поверхностей столбцы 11-18 табл. 20 не заполнять.

14 Определить отношение наименьшего размера элемента отливки к наибольшему (толщина или высота к длине элемента отливки)

(17)

15 Выбрать значения параметра .

Таблица 8

Отношение наименьшего элемента отливки к наибольшему	>0,2	>0,1¸0,2	>0,05¸0,1	>0,025¸0,50	0,25
Параметр

 

16 Определить значение параметра , зависящего от типа литейной формы (многократные или разовые) и термообработки сплавов (нетермообрабатываемые) и термообрабатываемые отливки по табл. 9.

Таблица 9

Тип формы	Многократные формы	Однократные формы
Тип сплава отливки	Нетермообрабаты­ваемые отливки	Термообрабаты­ваемые отливки	Нетермообраба-тываемые отливки	Термообраба- тываемые отливки
Параметр

 

17 Рассчитать параметр коробления по формуле

(18)

Меньшие значения относятся к простым отливкам из легких цветных сплавов, большие значе­ния – к сложным отливкам из черных сплавов.

18 Определить параметр , зависящий от номинального размера нормируемого участка отливки по табл. 10.

Таблица 10

Номинальный размер нормируемого участка, мм	<125	>125-160	>160-200	>200-250	>250-315	>315- 400
Параметр

 

19 Рассчитать степень коробления формуле:

(19)

20 Определить допуски формы и расположения поверхностей отливки в зависимости от степени коробления по табл. 11 и заполнить столбец 11 табл. 20.

Таблица 11

, мм	0,32	0,4	0,5	0,64	0,8	1,0	1,2

 

21 Определить значение параметра , зависящего от допуска размера отливки по табл. 12.

Таблица 12

Допуск размера (), мм	>0,32-0,4	>0,4-0,5	>0,5-0,64	>0,64-0,8
Параметр
Допуск размера (), мм	>0,8-1,0	>1,0-1,2	>1,2-1,6	>1,6-2,0
Параметр

 

22 Определить значение параметра , зависящего от допуска формы отливки по табл. 13.

Таблица 13

Допуск форм и расположение поверхностей (), мм	>0,32-0,4	>0,4-0,5	>0,5-0,64	>0,64-0,8
Параметр
Допуск форм и расположение поверхностей (), мм	>0,8-1,0	>1,0-1,2	>1,2-1,6	>1,6-2,0
Параметр

 

23 Рассчитать параметр по формуле

(20)

24 Определить общий допуск элемента отливки в зависимости от параметра по табл. 14 и заполнить столбец 12 табл. 20.

Таблица 14

, мм	0,64	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
, мм	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,8

 

25 Рассчитать отношение допуска размера детали к допуску размера отливки и заполнить столбец 13 табл. 20.

26 Выбрать вид механической обработки поверхностей отливки по отношению из табл. 16 и заполнить столбец 14 табл. 20.

Таблица 15

Допуск размера отливки , мм	Соотношение между допусками размера детали и отливки	Соотношение между допусками формы и расположением поверхностей детали и отливки	Вид окончательной механической обработки
≤0,5	>0,4 >0,15-0,4 >0,1-0,15 ≤0,1	>0,4 >0,1-0,4 >0,02-0,10 ≤0,02	Черновая Получистовая Чистовая Тонкая
>0,5-1,0	>0,3 >0,1-0,3 >0,05-0,10 ≤0,05	>0,3 >0,1-0,3 >0,02-0,10 ≤0,02	Черновая Получистовая Чистовая Тонкая
>1,0-2,0	>0,2 >0,1-0,2 >0,05-0,10 >0,05	>0,1 >0,05-0,20 >0,01-0,05 ≤0,01	Черновая Получистовая Чистовая Тонкая
>2,0-5,0	>0,15 >0,05-0,15 >0,02-0,05 ≤0,02	>0,1 >0,02-0,10 >0,005-0,020 ≤0,05	Черновая Получистовая Чистовая Тонкая

 

27 Рассчитать отношение допуска формы и взаимного расположения поверхностей детали к допуску формы и взаимного расположения поверхностей отливки и заполнить столбец 15 табл. 20.

28 Выбрать вид механической обработки поверхностей отливки по отношению и заполнить столбец 16 табл. 20.

29 Определить параметр , зависящий от общего допуска элементов отливки по табл.16.

Таблица 16

Общий допуск , мм	>0,56-0,64	>0,64-0,70	>0,7-0,8	>0,8-0,9	>0,9-1,0	>1,0-1,1
Параметр	-4	-3	-2	-1		+2
Общий допуск , мм	>1,1-1,2	>1,2-1,4	>1,4-1,6	>1,6-1,8	>1,8-2,0	>2,0-2,2
Общий допуск , мм	+4	+6	+8	+10	+12	+14
Общий допуск , мм	>2,2-2,4	>2,4-2,8	-	-	-	-
Общий допуск , мм	+16	+18	-	-	-	-

30 Рассчитать степень точности поверхностей отливки в зависимости от типа технологического процесса литья в зависимости от параметров и (см. п. 7 и 8) по формулам (21…27).

Для литья под давлением

. (21)

Для литья в керамические формы, литья по выжигаемым и выплавляемым моделям

. (22)

Для литья под низким давлением, литья в кокиль без песчаных стержней, центробежного литья

. (23)

Для литья по газифицированным моделям, в песчаные формы с высоким уплотнением и прочностью 160 кПа, а также в песчаные отвержденные, сухие или подсушенные и окрашенные формы

. (24)

Для литья в кокиль с песчаными стержнями

. (25)

Для литья в оболочковые формы, облицованный кокиль и в вакуумно-плёночные песчаные формы

. (26)

Для литья в песчано-глинистые сырые формы со среднем уровнем уплотнения и прочностью 120…160 кПа, а также в песчаные отверждённые, сухие или подсушенные и окрашенные формы

. (27)

Меньшие значения относятся к простым отливкам и крупносерийному производству, большие – к сложным отливкам и среднесерийному производству.

31 Определить ряды припусков по табл. 17.

Таблица 17

Степень точности поверхности	1…2	3…4	5…6	7…8	9…10	11…12	13…14
Ряды припусков	1…2	1…3	1…4	2…5	3…6	4…7	5…8	6…9	7…10	8…11

Меньше значения соответствуют отливкам из цветных легкоплавких сплавов, средние – из серого и высокопрочного чугуна, термообрабатываемых отливок из стали и цветных тугоплавких сплавов, большие – для отливок из ковкого чугуна.

32 Выбрать параметр , зависящий от ряда припусков по табл. 18.

Таблица 18

Ряд припусков

Параметр

-3

-2

-1

+1

+2

+3

+4

+5

+6

+7

+8

+9

33 Окончательно выбрать наиболее точный вид механической обработки каждой поверхности отливки из трех рассмотренных вариантов и подчеркнуть в столбцах 7, 14, 16 табл. 20. Следует отметить, что при задании вида обработки по отношениям и задаётся один вид обработки, а это справедливо только для диаметральных размеров цилиндрических поверхностей или линейных размеров, соединяющих плоскости с шероховатостями, получаемыми одним методом механической обработки. Если же линейный размер соединяет две плоскости с шероховатостью, обеспечиваемой разными видами механической обработки, то выбранный наиболее точный вид обработки, по отношению или нужно отнести к поверхности с меньшей шероховатостью. Для второй более шероховатой поверхности вид обработки выбирается по параметру .

34 Определить величину общего припуска , при и и параметр по табл. 19.

Таблица 19

Вид окончательной механической обработки	Общий припуск на сторону, , мм
Черновая	1,0
Получистовая	1,4
Чистовая	1,5
Тонкая	1,7

35 Рассчитать припуск на сторону на механическую обработку в зависимости от ее вида по формуле (28) и заполнить столбец 18 табл. 20.

. (28)

36 Определить номинальные размеры отливки.

В зависимости от расположения механически обрабатываемых поверхностей отливки, которые соединяет определённый размер, можно выделить несколько видов размеров (рис. 4):

а) наружный диаметр (рис. 4, а), длина (рис. 4, б), и толщина (рис. 4, в) отливки, когда внешние нормали к обрабатываемым поверхностям направлены в противоположные стороны; в этом случае для определения номинального размера отливки (29) нужно к среднему размеру детали прибавить два припуска на сторону и , причём для наружного диаметра эти припуски всегда равны = (рис. 4, а); если какая-либо из поверхностей отливки, соединяемых линейным размером (длиной см. рис. 4, б или высотой см. рис. 4, в) не обрабатывается, то припуск на эту сторону =0 (или = 0) в формуле

; (29)

б) внутренний диаметр (рис. 4, г) и внутренний размер полости (рис. 4, д) отливки , когда внешние нормали к обрабатываемым поверхностям направлены в противоположные стороны; в этом случае из среднего размера детали вычитаются припуски и , причём для внутреннего диаметра = (рис. 4, г); если одна из поверхностей, полости, соединяемых линейным размером (рис. 4, д) механически не обрабатывается, то припуск на эту сторону = 0 (или = 0) в формуле (30)

; (30)

в) уступ на длине (рис 4, е) или толщине (рис. 4, ж), когда, внешние нормали к обрабатываемым поверхностям направлены в одну сторону; если припуски па обе образующие уступ поверхности одинаковы ( = ) и величина уступа отливки равна длине уступа на детали , то размер отливки равен длине уступа на детали ( = ), и если припуски неодинаковые (рис. 4, е, ж), то размер отливки рассчитывается по формуле

. (31)

Если одна из поверхностей уступа механически не обрабатывается, то в формуле (31) или = 0 или = 0.

Если одна и та же поверхность отливки соединяется с другими поверхностями разными размерами и в зависимости от величины размера на неё назначаются разные припуски, то при расчёте этих размеров отливки выбирается больший припуск на сторону из всех рассматриваемых.

а

б

в

 

г

д

е		ж
Рис. 4 – Определение размеров отливки при различных вариантах расположения припусков на сторону П1 и П2

37 Определить размеры отливки.

Размеры отливки (32), включающие рассчитанные номинальные размеры с допускаемыми предельными отклонениями записываются в столбец 19, табл. 20. Причём поле допуска отливки располагается симметрично относительно номинального размера

= ± . (32)

Если допуск размера отливки нечётная величина, например = 0,7 мм, то значение отклонения округляют до десятых в меньшую сторону = 0,3 мм. При округлении большую сторону = 0,4 мм возможно появление брака из-за увеличенного по сравнению со стандартным значением допуска = 0,8 мм.

38 После расчёта размеров отливки, полученной первым способом в такой же последовательности рассчитываются размеры отливки для второго способа её получения. Только в этом случае не следует повторять пункты 1…7, а начать расчёт с п. 8. Результирующая таблица, в которую будут записываться результаты, будет иметь усечённый вид (табл. 21) за счёт исключения аналогичных столбцов 2-9 из табл. 20.

а) Выбирается линия разъёма полуформ в плоскости, проходящей через наибольший габаритный размер. При литье в ПГФ вся отливка располагается в нижней полуформе. При литье в кокиль на кокильном станке с вертикальной плоскостью разъёма отливка располагается вертикально в левой половине кокиля (см. пример на рис. 6).

б) Деталь изображается в тонких линиях в том положении, в котором она располагается в литейной форме. При литье в ПГФ ось отливки вертикальна, а при литье в кокиль горизонтальна.

в) На контур детали наносятся припуски (см. прил. 3).

г) Сверху припусков наносятся напуски, включающие литейные уклоны, которые наносятся таким образом, чтобы удобнее изъять заготовку из формы. Например, если отливка при литье в ПГФ располагается в нижней полуформе, то верхние размеры должны быть больше нижних размеров на величину уклона.

д) После нанесения припусков и напусков профиль заготовки ограничивается контурной линией.

е) Значение наружных литейных уклонов рекомендуется выбирать равными 1°, а внутренних 3°,

ж) Значения наружных радиусов закругления углов отливки следует выбирать равными 2,5 мм при выполнении условия

, (33)

где и – припуски на прилегающие к углу поверхности, а значения радиусов закругления внутренних углов = 5 мм при выполнении условия

, (34)

где и - толщины сопряженных стенок отливки.

з) Масса отливки для двух способов её получения рассчитывается по приведённым ранее рекомендациям по номинальным размерам отливки.