РОЗРОБЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ КОНСТРУКЦІЇ ЛИТОЇ ДЕТАЛІМета роботи - вивчити методику послідовного аналізу технологічності литої деталі; засвоїти методи усунення не технологічності виливка й елементи конструювання ливарної форми.
7.1.Матеріали, посібники 1. Креслення корпусної деталі з нанесеною на неї технологією для виготовлення моделі і стрижневих ящиків. 2. Креслення литих деталей з указівкою головних розмірів і матеріалу. 3. Плакати, що ілюструють методи раціонального конструювання литих деталей.
7.2 Стислі теоретичні положення
Для виконання креслення елементів ливарної форми необхідно одержати завдання у вигляді креслення деталі, яку виготовляють литвом. На цьому кресленні повинні бути показані: габаритні розміри деталі; оброблювані поверхні; клас точності деталі; сплав, із якого відливають деталь; спосіб формування. Перед тим, як приступити до розроблення креслення виливка, необхідно за отриманим кресленням деталі визначити, наскільки технологічна конструкція деталі, і вибрати найбільш раціональне розташування виливка у формі. Із погляду ливарної технології виливок вважається технологічним у тому випадку, якщо він: - рівностінний (тобто по всьому перетині виливок має стінки однакової товщини) або з плавними переходами при сполученні різних товщин стінок; - не має гострих кутів; - не має виступів, які перешкоджають видаленню моделі з форми. Якщо при ознайомленні з конструкцією деталі вона виявиться не -технологічною, необхідно внести відповідні конструктивні зміни у виливок. При сполученні різних товщин a і b стінок рекомендується сполучати ці стінки або радіусами заокруглень r (рис 7.1), або плавним клиновим переходом. При конструюванні виливків потрібно уникати гострих кутів. На рис. 7.2, а показана неправильна конструкція кутів виливка, а на рис. 7, 2, б - правильне оформлення кутів виливка.
Рис.7.1.Приклади з’єднань стінок різної товщини
Якщо конструкція деталі передбачає напливи, виступи і т.п., то у виливку оброблювані приливи під болти, отвори, опорні площини необхідно виконувати у вигляді одного цілого з моделлю, щоб вони витягалися разом, як це показано на рис. 7.3.
Рис.7.2. Конструкція кутів виливків
При неправильній конструкції виливка (рис 7.3, а) приливи під болти перешкоджають видаленню моделі з форми (їх довелося б робити у вигляді окремних частин), що ускладнює процес формування і знижує точність виливка. Тому на виливку конструкцію приливів під болти рекомендується виконувати у вигляді одного цілого з моделлю, як показано на рис 7.3, б. 2.Положення виливка у формі при заливанні робить вирішальний вплив на якість литва, обумовлює рознімання моделі і форми, на все подальше розроблення креслення виливка і весь технологічний процес формування. При виборі положення виливка у формі керуються такими правилами. Виливок у формі повинен бути розташований так, щоб найбільш відповідальні частини, тобто оброблювані поверхні, знаходилися в нижній частині форми або збоку, тому що в цьому випадку метал на них буде щільним, чистим від жужільних, земляних включень, спливаючих нагору, і припуски на механічну обробку зменшаться. Якщо оброблювані поверхні розташовуються у верхній частині виливка, то припуски на механічну обробку збільшуються (оскільки нагору спливають усі неметалеві включення). Збільшення припусків веде до перевитрати металу і до збільшення обсягу механічної обробки, що підвищить вартість виливка.
Рис.7.3.Конструкція напливів під болти
Кількість рознімань моделі повинна бути мінімальною. Найкраще одне симетричне рознімання. У випадку простої конструкції виливка, що дозволяє видаляти модель із форми без руйнації останньої, модель роблять нероз’ємною. Зменшення кількості рознімань (або застосування нероз’ємної моделі) підвищує точність виливка, спрощує виготовлення моделі і ливарної форми. Виливки, що мають форму тіл обертання (гільзи, барабани, шпинделі й ін.) з оброблюваними поверхнями повинні розташовуватися у формі вертикально (якщо їх довжина менша або дорівнює діаметру). Перевагу має горизонтальне розташування стрижнів, тому що в цьому випадку стрижневі знаки мають циліндричну форму, а це спрощує виготовлення стрижневого ящика. Вертикальні стрижні мають конічну форму стрижневих знаків. 3.Після вибору положення виливка у формі і визначення поверхні рознімання моделі приступають до розроблення креслення елементів ливарної форми. При цьому визначають розмір припусків на механічний обробіток виливка; формувальні ухили; форму і розміри стрижневих знаків. Припуском на механічну обробку виливка називається товщина прошарку металу, яка призначена для зняття на металорізальних верстатах. Після зняття припусків виливок перетворюється в готову деталь із чистою, гладкою поверхнею і точними розмірами. Припуски на виливок призначають не по всій його поверхні, а тільки в місцях з'єднань або сполучень з іншими деталями у вузлі (тобто, де потрібно мати визначений клас точності). Розмір припуску призначають за Держстандартом з урахуванням: - сплаву, із якого виготовляється виливок (сталь, чавун); - класу точності виливка; - положення оброблюваної поверхні (спід, бік, верх); - номінального розміру виливка (відстані між двома протилежними оброблюваними поверхнями або відстані від настановної базової поверхні до оброблюваної). Для виливків із чавуну і сталі встановлені розміри припусків на механічний обробіток для трьох класів точності (І, ІІ, ІІІ): по ДСТ 1855-55, для виливків із сірого чавуну (табл. 7.2) і по ДСТ 2009-55, для виливків із сталі (табл. 7.3). Діаметр литих отворів залежить від сплаву і товщини стінки виливка. У табл.7.1 наведені мінімальні діаметри, для яких відливаються отвори.
Таблиця 7.1
Для полегшення витягування напівмоделей із форми і стрижня зі стрижневого ящика формувальні ухили виконують на бічних поверхнях виливка, перпендикулярних до площини рознімання моделі. Якщо на чотирьох боках деталі (виливка) передбачені конструктивні ухили бічної поверхні, формувальний ухил не призначається. Розмір формувального ухилу призначають за ДСТ 3212-57 (табл. 7.4) з урахуванням: висоти вертикальної поверхні моделі; матеріалу моделі (металева, дерев'яна) і способу формування (машинний, ручний). Виходячи з характеру бічної поверхні виливка (оброблювана, необроблювана) й товщини стінки, формувальні ухили можуть бути виконані одним із трьох способів: “у плюс”; “у плюс-мінус””; “у мінус”. “У плюс” виконуються ухили при товщині необроблюваної стінки до 6 мм. (рис. 7.4, а); “у плюс-мінус” – при товщині стінки 6 – 12 мм. (рис. 7.4, б); “у мінус” – при товщині стінки понад 12 мм. (рис. 7.4, в). Для оброблюваних поверхонь формувальні ухили виконуються тільки “у плюс” понад величину припуску на механічну обробку. Форму і розмір стрижневих знаків призначають залежно від розташування в ливарній формі (горизонтально, вертикально). При горизонтальному розташуванні стрижня у формі стрижневі знаки будуть мати циліндричну або прямокутну форму в перетині однакової довжини правого та лівого знаків (рис. 7.5). Якщо стрижень розташовується в ливарній формі вертикально, то стрижневі знаки виготовляють конусними, що забезпечує добре самоцентрування стрижня при складанні форми. При цьому висота нижнього знака більша від висоти верхнього знака (рис. 7.6). Розміри горизонтальних знаків (табл. 7.5) і нижнього вертикального знака (табл. 7.6) визначають за ДСТ 3606-57. Для вертикальних знаків за висотою нижнього призначається висота верхнього знака за табл. 7.7. Ухили нижнього знака приймають рівними 7 - 10о, а верхнього 10 - 15о.
Таблиця 7.3
Таблиця 7.4
Таблиця 7.5
Примітка: 1. Верхній рядок – при формувані по сирому; нижній рядок – при формуванні по сухому. 2.Довжина знаків консольних стрижнів збільшується до довжини Z.
Таблиця 7.6
Таблиця 7.7
Примітка. Ухили у нижнього знака 7 – 10о, у верхнього – 10 – 15о. 7.3 Порядок виконання роботи 1.Одержавши креслення конкретної деталі, студент повинен визначити її призначення, умови роботи, відповідальні вузли, місця, які спрягаються з іншими деталями в механізмі, й оброблювані поверхні. 2.Визначити за табл.7.1, які отвори виготовляються литвом, а які механічним обробітком. 3.Визначити положення виливка в ливарній формі |верх, спід|, керуючись тим, що великі горизонтальні поверхні виливка розташовуються зверненими донизу, оскільки верхні частини виливка забруднені формувальною сумішшю, яка обсипається, уражені газовими й усадочними раковинами, жужільними включеннями. Оброблювані робочі поверхні варто розташовувати в нижніх або бічних частинах форми. 4.Визначити поверхню рознімання моделі виливка, керуючись наступним: - треба уникати складних криволінійних рознімань форми і моделі; - необхідно намагатися розміщати весь виливок або його головну частину в одній полу формі, що дозволяє виключити порушення геометрії виливка через дефекти складання форми; - у нижній опоці повинна розміщатися максимальна кількість оброблюваних поверхонь; - вузли виливка, що визначають його базові розміри, повинні знаходитися в одній полу формі. 5.Спростити конфігурацію внутрішніх порожнин і отворів у виливку, передбачивши мінімальну кількість стрижнів, поєднавши по можливості роз'єднані внутрішні порожнини. 6.У місцях з'єднання стінок і різкої зміни перетину забезпечити плавну зміну розміру, тому що різкі переходи від тонких стінок до товстих ведуть до появи внутрішніх напружень, жолоблення, утворення тріщин. Необхідно знати, що найменша припустима товщина стінок виливка із сірого чавуну складає (мм): - дрібних...3-5; - середніх...8-12; - значних...12-15. 7.Усі зчленування стінок варто виконувати закругленими. Радіус округлення вибирається залежно від товщини стінок, що сполучаються (стінки А і В за табл. 7.2). Таблиця 7.2
Щоб уникнути усадочних раковин і шпаристості, необхідно дослідити технологічність сполучень тіла виливка з погляду забезпечення спрямованого затвердіння. Потрібно передбачити примусові методи регулювання теплових потоків у виливку, який затвердіває, шляхом установлення холодильників або прибутків. У місцях звуження виливка необхідно передбачити теплозахист чи обігрів для забезпечення одночасного затвердіння цих ділянок із більш масивними. 8.При наявності у виливку розвинутих горизонтальних поверхонь краще верхні горизонтальні поверхні замінити похилими або сферичними, щоб забезпечити спливання й видалення жужільних і неметалевих включень і газу. 9.Варто пам'ятати, що для забезпечення можливості легкого видалення моделі з форми, необхідно виконати ливарні ухили на бічних поверхнях виливка, з урахуванням розташування його в полуформах (верхня і нижня) та технології виготовлення ливарної форми. 10.Визначити місце підведення металу і тип ливникової системи з огляду на те, що вона повинна забезпечити плавне безударне підведення розплавленого металу у форму, а також попередити попадання в неї жужелиці. При виборі місця підведення треба врахувати конструктивні особливості виливка: - для довгого виливка метал варто підводити в напрямку довгої осі; - за наявності ребер живильники встановлюють проти них, щоб забезпечити заповнення їх більш гарячим металом; - намагатися підводити метал у необроблювану частину виливка; - підводити метал так, щоб він не падав із великої висоти і не розбризкувався; - для зменшення великих розходжень у часі твердіння стінок виливка різної товщини метал підводиться в більш тонку частину, що забезпечує більш спрямоване затвердіння. Варто пам'ятати, що великі перепади в часі затвердіння сприяють утворенню різноманітних структур у цих перетинах. Якщо важко забезпечити живлення всіх частин виливка до повного завершення твердіння, то необхідно передбачити їх автономне живлення. 7.4.Оформлення звіту про лабораторну роботу
Виконавши роботу, студент зобов'язаний подати оформлений звіт, у якому необхідно: - викласти мету роботи; - подати креслення заданої деталі; - описати умови роботи деталі; - проаналізувати конструкцію деталі за ливарною технологічністю відповідно до пунктів 1-10 попереднього розділу; - дати обґрунтування змін, унесених студентом у конструкцію деталі; - навести ескіз спроектованого виливка разом із ливниковою системою і стрижнями з позначенням місця рознімання (прибутки, холодильники й ін.). 7.5.Питання для самоперевірки 1.Із яких елементів складається ливникова система? Обґрунтувати вимоги до вибору місця підведення ливникової системи. 2.Яке призначення додатка у виливку? 3.Яка роль холодильника в процесі формування виливка? 4.Яке призначення випору в ливарній формі? 5.Яке призначення ливарних ухилів? 6.Які усадочні процеси відбуваються при кристалізації й охолодженні виливка? 7.Яка розмірна різниця моделі і виливка, виливка і деталі? 8.Яка мінімальна товщина стінок виливків із чавуна, сталі й алюмінієвих сплавів? 9.Яке призначення радіусів округлень у виливках? 10.Які умови необхідні для формування різноманітних структур у сірому чавуні (фериту, перлиту, цементиту)?
Література: |1|, стор.129-133; |2|, стор.54-57, 95-96; |3|, стор.18
|
або d, мм.
