Примеры разработки трехмерных моделей и сборочных чертежей кокилей для различных отливок

 

16.1. Кокиль для отливки «Крышка верхняя»

Требуется изготовить кокиль для отливки «крышка верхняя». Кокиль имеет две подвижные основные матрицы и плиту низа. В кокиле одновременно будут отливаться две отливки, которые полностью расположены в плите низа. В этом случае предусматривается, что отливки после расхождения матриц кокиля остаются в плите, а извлекать их будут вручную. Совпадение половинок кокиля контролируется при помощи центрирующих штырей и втулок. На матрицах и плите необходимо предусмотреть крепление к машине.

Проанализировав конфигурацию отливки, делаем вывод о том, что для её получения необходимо изготовление одного песчаного стержня. После выбора расположения отливки в кокиле, выбора плоскости разъема кокиля и расположения стержневых знаков можно приступать к построению.

Строим трёхмерную модель стержня (рис. 1.35). Для этого в меню «Файл» выбираем опцию «Создать деталь».

 

 

 

 

Рис. 1.35. Песчаный стержень

 

Аналогичным образом строим трёхмерную модель отливки (рис. 1.36) без внутренней конфигурации.

 

Рис. 1.36. Отливка без внутренней конфигурации

 

Чтобы создать трехмерную модель отливки с оформленной внутренней полостью необходимо создать новую сборку (в меню «Файл» опция «Создать сборку»). В эту сборку нужно добавить заданную отливку и стержень с помощью кнопки «Добавить из файла» в меню «Редактирование сборки». В дереве построения выбираем отливку, которую начинаем редактировать на месте (нажимаем правой кнопкой на отливку и выбираем соответствующий пункт появившегося меню). В меню «Операции» выбираем опцию «Вычесть компоненты», при этом появится окно для указания вычитаемых компонентов. Задаём коэффициент масштабирования 0%, а в списке компонентов указываем стержень. Выходим из команды «Редактировать на месте». После выполнения данной операции созданную сборку называем «Кокиль».

Строим верхнюю литниковую систему согласно расчётам (в меню «Файл» опция «Создать деталь»).

В сборку «Кокиль» добавляем литниковую систему и ещё одну отливку и один стержень (рис. 1.37), так как конструируемый кокиль предназначен для изготовления двух отливок (в меню «Редактирование сборки» опция «Добавить из файла»).

 

 

Рис. 1.37. Отливки, стержни и литниковая система

 

По расчётам для данной отливки толщина стенок кокиля составляет 22 мм. Поэтому использовать команду «Оболочка» нет возможности, так как происходит самопересечение элементов. Для построения кокиля будем использовать другой метод.

Для построения матриц в меню «Файл» выбираем опцию «Создать деталь». Теперь необходимо определиться от какой плоскости удобнее их строить с учетом того, что получаем матрицы операцией «Выдавливание» в два направления. Этой плоскостью будет вертикальная плоскость разъёма кокиля, в данном случае – это плоскость XY. В плоскости рисуем эскиз конфигурации кокиля в плоскости разъёма и выдавливаем его в два направления на расстояния, равные ширине плит для кокиля.

Выбираем необходимую плоскость для конфигурации матрицы и строим в ней эскиз, проецируя (в меню «Операции» команда «Спроецировать объект») внешний контур и учитывая толщину стенки кокиля. Полученный эскиз вырезаем (меню «Операции» опция «Вырезать элемент выдавливания») на такое расстояние, чтобы расстояние до плоскости разъёма было равно толщине стенки кокиля.

Применяя аналогичным образом операцию «Приклеить элемент выдавливания» строим плиты крепления матриц кокиля. Вид крепления, установочные размеры зависят от параметров машин, для которых проектируется кокиль. В данной работе крепление показано лишь принципиально, поскольку параметры машины неизвестны. При построении учитывался только диаметр крепления, необходимо чтобы с каждой стороны до паза было расстояние не менее диаметра самого паза.

В меню «Операции» выбираем опцию «Зеркальный массив» и относительно плоскости XY (плоскости разъёма) отзеркаливаем две последние операции в дереве построения: «Вырезать элемент выдавливания» и «Приклеить элемент выдавливания».

Далее начинаем оформлять внутреннюю полость кокиля. Создаём на горизонтальной плоскости разъёма кокиля упрощённый эскиз для возможности получения на стенках матриц конфигурации стержневых знаков и стояка и применяем операцию «Приклеить элемент выдавливания».

Таким же способом для повторения стенками матриц строим и прибыль, задавая в данной операции необходимый уклон наружу.

На этой же плоскости строим эскиз внутренней конфигурации прибыли и используем команду «Вырезать элемент выдавливания».

С помощью команды «Приклеить элемент выдавливания» строим бобышки для установки на них центрирующих штырей и втулок, которые обеспечивают надёжную фиксацию половинок кокиля.

Делаем скругления в матрицах (меню «Операции» опция «Скругление»).

Для предупреждения коробления кокиля строим рёбра жёсткости (меню «Операции» опция «Ребро жёсткости»). Полученный результат представлен на рис. 1.38.

Рис. 1.38. Этап построения матриц

 

До этого момента матрицы симметричны, поэтому построенную отливку рассекаем (меню «Операции» опция «Сечение поверхностью») плоскостью XY, которая в данном случае является вертикальной плоскостью разъёма, сначала в обратном направлении – получается матрица правая (рис. 1.39), затем в прямом направлении – получается матрица левая (рис. 1.40).

 

Рис. 1.39. Матрица правая

 

 

 

Рис. 1.40. Матрица левая

 

Добавляем полученные матрицы в сборку «Кокиль». Производим параметризацию, использую различные виды сопряжений (меню «Операции» опция «Сопряжения компонентов»).

Строим центрирующий штырь, втулку, чашу, сетку для задержания шлака, штыри для этой сетки и добавляем в сборку «Кокиль». После параметризации добавляем из библиотеки (меню «Сервис» опция «Менеджер библиотек» раздел «Машиностроение» библиотека крепежа) крепёжные элементы: винты для крепежа чаши, шайбы и гайки для установки центрирующего штыря. Результат представлен на рис. 1.41.

 

 

Рис. 1.41. Сборка «Кокиль» на данном этапе проектирования

 

В дереве построения правой кнопкой мыши выбираем матрицу правую и начинаем редактировать на месте. В меню «Операции» выбираем опцию «Вычесть компоненты». Задаём коэффициент масштабирования 0%, а в списке компонентов указываем стержень, стояк, винты, штыри центрирующие, штыри для сетки. Выходим из команды «Редактировать на месте». Таким же образом из матрицы левой вычитаем стержень, стояк, винты, штыри центрирующие, втулки, сетку, штыри для сетки и получаем их окончательный вид. Результат представлен на рис. 1.42 и 1.43.

 

 

Рис. 1.42. Окончательный вид матрицы правой

 

 

Рис. 1.43. Окончательный вид матрицы левой

 

В сборке «Кокиль» необходимо определиться на какой именно плоскости удобнее строить плиту низа с учетом того, что получаем её операцией «Выдавливание». После выбора плоскости, в нашем случае это плоскость XY, необходимо ее выделить и выбрать в меню «Редактирование сборки» опцию «Создать деталь». При этом в дереве построения появляется новая деталь и автоматически включается режим редактирования ее на месте.

На выбранной плоскости создаём эскиз и выдавливаем его в два направления на расстояние, равное ширине плиты нижней (меню «Операции» команда «Операция выдавливания»).

На этой же плоскости создаём эскиз для оформления внутренней конфигурации отливки. Для этого спроецируем внешний контур детали, полученной при выдавливании, а затем воспользуемся командой «Эквидистанта по стрелке» (меню «Инструменты» опция «Геометрия»). Применяем команду «Вырезать элемент выдавливания».

Далее строим рёбра жёсткости (меню «Операции» опция «Ребро жёсткости») для увеличения жёсткости проектируемого кокиля.

Для получения необходимой конфигурации стенок плиты нижней, повторяющих форму отливки, необходимо приклеить несколько специально построенных элементов (меню «Операции» опция «Приклеить элемент выдавливания»). Условно разобьем отливку со стержнем на три части: первая часть – основание отливки, вторая часть – отливка выше основания, третья часть – нижний стержневой знак, располагаемый в плите низа.

Сначала создаём эскиз на горизонтальной плоскости разъёма кокиля. Для этого проецируем (меню «Операции» команда «Спроецировать объект») внешний контур отливки в первой её условной части и увеличиваем его на величину, равную толщине стенки кокиля (меню «Инструменты» опция «Геометрия» команда «Эквидистанта по стрелке»). Выдавливать полученный эскиз необходимо на расстояние, равное сумме высоты основания отливки и толщины стенки кокиля.

Затем создаём аналогичным образом эскиз на плоскости полученной детали. При этом проецировать необходимо тот контур, который отливка имеет во второй своей части. Выдавливаем полученный эскиз на расстояние, равное сумме высоты отливки во второй части и толщины стенки кокиля.

Используя всё те же операции, создаём эскиз на плоскости детали, созданной предыдущим действием. В этом случае проецировать будем стержневой знак. Выдавливать полученный эскиз будем на расстояние, равное сумме высоты стержневого знака и толщины стенки кокиля.

Делаем необходимые скругления (меню «Операции» опция «Скругление»).

В меню «Операции» выбираем опцию «Вычесть компоненты». Задаём коэффициент масштабирования 0 %, а в списке компонентов указываем стержни, отливки и литниковую систему.

На плоскости XY в том месте плиты нижней, где расположен стержневой знак, создаём эскиз, состоящий из окружности и оси вращения, совпадающей с осью стержневого знака. В меню «Операции» выбираем команду «Вырезать элемент вращением». Таким образом, мы получили канавку для сбора песка.

В том же месте нижней плиты, но в плоскости XZ создаём эскиз, состоящий из окружностей и пазов крепления плиты нижней к кокильной машине. Полученный эскиз выдавливаем (меню «Операции» опция «Вырезать элемент выдавливания») до нижней плоскости плиты. Полученная плита нижняя представлена на рис. 1.44.

 

 

Рис. 1.44. Разрез плиты нижней

 

 

Выходим из команды «Редактировать на месте».

Построенный кокиль показан на рис. 1.45.

 

 

 

Рис. 1.45. Кокиль для изготовления отливок «Крышка верхняя»

 

16.2. Кокиль для отливки «Стакан»

 

Требуется изготовить кокиль для отливки «стакан». Кокиль имеет две подвижные основные матрицы и плиту низа. В кокиле одновременно будут отливаться две отливки, которые большей частью расположены в матрицах, в плите низа находятся лишь их нижние основания. В этом случае сначала происходит подрыв металлического стержня вниз, затем матрицы открываются и происходит извлечение отливок. Совпадение половинок кокиля контролируется при помощи центрирующих штырей и втулок. На матрицах и плите необходимо предусмотреть крепление к машине.

Проанализировав конфигурацию отливки, делаем вывод о том, что для её получения необходимо изготовление одного металлического стержня. После выбора расположения отливки в кокиле, выбора плоскости разъема кокиля и системы подрыва стержня можно приступать к построению.

Всё построение аналогично описанному в первом примере.

Строим трёхмерную модель отливки (рис. 1.46). Для этого в меню «Файл» выбираем опцию «Создать деталь».

 

Рис. 1.46. Отливка «Стакан»

 

Аналогично получаем трёхмерную модель стержня (рис. 1.47).

Рис. 1.47. Стержень

 

Таким же образом строим вертикально-щелевую литниковую систему согласно расчётам (в меню «Файл» опция «Создать деталь»).

Создаём сборку из двух отливок, двух стержней и литниковой системы (рис. 1.48) и называем её «Кокиль». В этой сборке описанным ранее способом вычитаем из литниковой системы отливки.

Рис. 1.48. Отливки, стержни и литниковая система

 

Строим матрицу, используя команды «Приклеить элемент выдавливания», «Вырезать элемент выдавливания» и ряд других необходимых команд. В итоге получаем матрицу правую (рис. 1.49).

 

Рис. 1.49. Матрица правая

 

Так как матрицы абсолютно симметричны, то левую матрицу создаём как зеркальную деталь. Для этого в меню «Файл» выбираем опцию «Создать деталь». Затем в меню «Операции» используем команду «Деталь-заготовка». В появившемся диалоговом окне команды выбираем «Вставка внешней ссылкой» – это позволит, изменяя деталь – основу, получать автоматическое изменение и создаваемой детали; и «Зеркальная деталь». Результат представлен на рис. 1.50.

 

 

 

 

Рис. 1.50. Матрица левая

 

Добавляем их в сборку «Кокиль», фиксируем.

Создаём чашу, штырь центрирующий, втулку и так же устанавливаем их в сборку «Кокиль». Из меню «Сервис» опция «Менеджер библиотек» раздел «Машиностроение» библиотека крепежа добавляем необходимые крепёжные элементы: винты для крепежа чаши, шайбы и гайки для установки центрирующего штыря.

Далее, путём вычитания крепёжных элементов, центрирующих штырей и втулок, получаем конечную конфигурацию матриц (рис. 1.51).

Рис. 1.51. Конечная конфигурация правой и левой матриц

 

Как описывалось ранее, строим и поддон (рис. 1.52) и устанавливаем его в сборку «Кокиль».

 

Рис. 1.52. Разрез поддона

 

В этом кокиле предусмотрена система подрыва стержня, которая состоит из двух плит – верхней и нижней, крепёжных элементов и муфты, которая в последствии соединит систему подрыва с кокильной машиной. Плиты имеют простую конфигурацию (рис. 1.53), поэтому создавать их будем прямо в сборке. Выделяем плоскость и выбираем в меню «Редактирование сборки» опцию «Создать деталь». При этом в дереве построения появляется новая деталь и автоматически включается режим редактирования ее на месте.

Создаём муфту (меню «Файл» операция «Создать деталь»).

 

 

 

Рис. 1.53. Плита верхняя и нижняя системы подрыва стержня

 

Плиты и муфту добавляем в сборку «Кокиль», устанавливаем их и необходимые крепёжные элементы. В результате получаем готовый кокиль (рис. 1.54).

 

 

Рис. 1.54. Кокиль для изготовления отливок «стакан»