Основы конструирования отливок. Элементы литейных форм и отливок: Учебное пособие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.Н. Моргунов, О.Н. Голотенков

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОТЛИВОК ЭЛЕМЕНТЫ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И ОТЛИВОК

Учебное пособие

Пенза 2009

УДК 627.1.002.237; 621.74 Рецензенты: Научно-исследовательский институт плавки литейных сплавов; Зам.главного металлурга ОАО «Пензкомпрессормаш» Гуськов В.П.; Моргунов В.Н., Голотенков О.Н. Основы конструирования отливок. Элементы литейных форм и отливок: Учебн. пособие. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2009 - 54 с., 35 рис., 30 табл., 8 библиогр. назв. Учебное пособие является основным разделом дисциплины «Технология литейного производства». Приведены основные положения анализа литейной детали и выбора способа ее изготовления, даны рекомендации по разработке элементов литейной формы и отливки по чертежу детали, а также правила графического выполнения элементов литейной формы и отливок. Пособие подготовлено на кафедре «Машины и технология литейного производства» Пензенского государственного университета и предназначено для студентов, обучающихся по специальности 15.0204 при изучении дисциплин «Технология литейного производства», «Основы конструирования отливок». Будет необходима при выполнении курсового проекта по «Технологии литейного производства» и дипломном проектировании.

© Издательство Пензенского государственного университета, 2009 © Моргунов В.Н., Голотенков О.Н., 2009

2

ПРЕДИСЛОВИЕ Одна из первостепенных задач совместного взаимодействия конструктора и технолога – максимально приблизить форму и размеры отливки к готовой детали. Работа конструктора и технолога приносит наибольший эффект, если литая деталь проектируется и учитывает особенности конкретного способа литья. Это дает возможность уменьшить отходы металла в стружку, снизить затраты на механическую обработку и удешевить производство деталей и машин в целом. Настоящее пособие преследует цель помочь студенту в его практике правильно оценивать возможности металлов и сплавов при производстве литых деталей, а также усвоить основные элементы конструирования литых деталей. Пособие выполнено на основании требований, правил и положений ГОСТ 3.1125-88, ГОСТ 3212-92 и ГОСТ 26645-85. ГОСТ 3.1125-88 устанавливает правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок для изделий всех отраслей промышленности. ГОСТ 3212-92 распространяется на модельные комплекты, предназначенные для изготовления песчаных и оболочковых форм для получения отливок и устанавливает значения формовочных уклонов, в том числе и для литья по выплавляемым моделям, размеры стержневых знаков и допуски размеров. ГОСТ 3212-92 не распространяется на модели элементов литниковой системы (стояк, выпор, прибыль и др.). ГОСТ 26645-85 устанавливает методики определения и правила назначения параметров и норм точности на изготовление отливки, а также припусков на механическую обработку. 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АНАЛИЗА ДЕТАЛИ И ВЫБОРА СПОСОБА ЛИТЬЯ Разработка конструкции отливки 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 (см. рис.1): - анализ рабочего чертежа литой детали; - выбор и назначение параметров и норм точности изготовления отливки; - разработка элементов литейной формы и отливки на карте эскизов (чертеже) или на учтенной копии чертежа литой детали согласно ГОСТ 3.1125-88 с целеуказаниями на проектирование литейной оснастки; - разработка чертежа отливки; - разработка карт технической информации (КТИ) и пооперационных технологических карт на изготовление отливки, которые должны охватывать пол-

3

ный производственный цикл изготовления от шихтового двора и приготовления сплава до термической обработки и предпродажной подготовки; - проектирование и изготовление необходимой литейной оснастки требуемой точности (указаны в технических условиях на чертеже отливки); - освоение и корректировка технологического процесса изготовления отливки; - оформление промышленного технологического процесса с внесением всех изменений в технологическую и конструкторскую документацию. Для разработки оптимальной конструкции отливки и технологического процесса ее изготовления необходимо произвести анализ определенных параметров литой детали (по ее чертежу), а именно (см. рис.2): - габаритов и массы литой детали; - сложности конструкции литой детали и ее конструктивных элементов (конфигурации поверхностей, наличие и сложность внутренних полостей, толщина стенок, и т.п.);

Рис. 1. Схема основных этапов конструирования отливки по чертежу детали - условий работы детали (действующих нагрузок, в каких условиях работает, эксплутационных требований и т.п.); - технологичности конструкции литой детали (литейной технологичности; технологичности механической обработки и т. п.);

4

- параметров точности литой детали (обрабатываемых и необрабатываемых конструктивных элементов); - сплава и его физических (температура плавления) и литейных свойств; - видов и объема механической обработки поверхностей литой детали. При анализе чертежа литой детали по перечисленным параметрам производится общая оценка экономичности и целесообразности применения того или иного способа литья. Несомненно, что конструкция отливки в значительной мере влияет на выбор способа литья. В тоже время способ литья определяет конструкцию некоторых элементов отливки (уклоны, технологические ребра, припуски, напуски, литейные радиусы и т. д.). Оценка экономичности изготовления отливки, в конечном итоге, опреде-ляется разницей между затратами на ее изготовление и стоимостью заказа. Если они соизмеримы, то выполнение работ не имеет смысла. По результатам анализа габаритов, массы, сложности конструкции, условий работы и вида механической обработки литой детали, определяют: - группы сложности и ответственности конструкции отливки; - объема механической обработки и, по возможности, класс точности обрабатывающих станков.

Рис. 2. Схема анализа рабочего чертежа детали В результате анализа литейного сплава производят уточнение марки сплава и его химического состава. При совместном анализе литейного сплава и конструкции литой детали определяется литейная усадка для выбранного способа литья.

5

При анализе параметров точности литой детали определяют нормы ее размерной точности, шероховатость ее поверхности, нормы отклонения ее формы и расположения поверхности. Особое внимание при анализе параметров точности детали следует обратить на нормы размерной точности конструктивных элементов с необрабатываемыми поверхностями. Возможно ли обеспечить литьем такую размерную точность. При невозможности обеспечения литьем требуемой точности следует согласовать с конструктором нормы размерной точности на данные конструктивные элементы с внесением изменений в рабочий чертеж литой детали, или применить механическую обработку с внесением изменений в чертеж детали. В результате анализа технологичности конструкции литой детали уточняются конфигурации конструктивных элементов на технологичность их изготовления. При необходимости производится изменение конструкции менее технологичных элементов детали на более технологичные. Здесь следует отметить, что технолог-литейщик только вносит предложения по изменению конструкции, а изменяет ее конструктор детали. Технологичность конструкции литой детали оценивают с помощью факторов технологичности. Здесь следует отметить, что факторы оценки технологичности можно подразделить на две группы: расходные и унифицированные. Расходные показатели технологичности определяются металлоемкостью, трудоемкостью и, в конечном итоге, себестоимостью отливок. Чем меньше величина припусков на механическую обработку, тем меньше металлоемкость. Чем меньше используется стержней, вкладышей и пр. на изготовление литейных форм, тем меньше трудозатраты. Чем ниже трудозатраты и металлоемкость, тем меньше себестоимость изготовления, тем более технологична конструкция литой детали. Унифицированные показатели технологичности определяются количеством унифицированных и стандартизированных конструктивных элементов литой детали (платики, бобышки, ребра жесткости, переходы стенок и т.д.), а также возможностью применения: - типовых (отработанных в производстве) технологических процессов изготовления отливок (ТТП); стандартизированной литейной оснастки и приспособлений при изготовлении форм и стержней; - типовых или нормализованных литниково-питающих систем. Применение унифицированных конструктивных элементов литой детали и типовых решений технологических процессов снижает до минимума затраты на отработку процесса изготовления отливок, что показывает на технологичность конструкции литой детали. Исходя из результатов анализа литой детали, серийности и характера производства, а также сопоставляя определенные факторы свойств детали и технологий литья (см.рис. 3) окончательно назначают способ литья.

6

Рис. 3. Основные факторы выбора способа литья 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ И ОТЛИВКИ ПО ЧЕРТЕЖУ ДЕТАЛИ После анализа конструкции литой детали и назначения способа литья приступают к разработке и графическому изображению элементов литейной формы и отливки. Данный этап конструирования отливки включает в себя выполнение следующих работ: - назначение количества отливок, изготавливаемых в одной литейной форме; - назначение положения отливки в литейной форме при ее сборке (изготовлении) и заливке; - назначение поверхностей разъема литейной формы и модели; - назначение отверстий, выточек и полостей, выполняемых литьем; - назначение параметров и норм точности на изготовление отливки; - назначение припусков на механическую обработку отливки; - назначение технологических припусков; - назначение количества стержней для изготовления литейной формы, их границ, а также границ стержневых знаков моделей и стержней (с установлением размеров зазоров);

7

- назначение границ холодильников и их знаковых частей; - назначение и расчет литниково-питающей системы, ее расположения с указанием мест подвода к отливке; - графическое изображение элементов литейной формы и отливки на карте эскизов (в т.ч. ЛПС); - назначение и обозначение на карте эскизов литейной усадки, неуказанных литейных радиусов и т.п.; - расчет и обозначение на карте эскизов массы отливки; - назначение технических требований на изготовление и испытание отливки; - разработка чертежа отливки; - разработка технологических указаний на изготовление литейной оснастки ( литейная усадка; точность изготовления модельного комплекта; материал моделей и стержневых ящиков и т.п.). В данном пособии рассмотрены: методики конструктивного оформления стержневых знаков, формовочных уклонов; правила графического изображения элементов литейных форм и отливок; правила изображения чертежа отливки. 2.1. НАЗНАЧЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ЛИТЬЕМ Отверстия, выточки, углубления в отливках выполняются с помощью стержней и различных «болванов». Возможность выполнения отверстий малых диаметров зависит от термостойкости и других технологических свойств применяемых форм и стержней. В песчаных литейных формах это связано прежде всего со спекаемостью стержня, а также с возможностями установки (протяжки) сырых «болванов». При назначении отверстия, изготавливаемого литьем, следует учитывать его механическую обработку, т.е. определять возможность изготовления данного отверстия следует после анализа припуска на обработку. Большое влияние на выбор минимальных размеров отверстий, выполняемых литьем, оказывает: - способ получения отливок (способ литья); - сплав, применяемый для изготовления отливок (температура его плавления и перегрева); - толщина стенки отливки, в месте расположения отверстия, и глубина (высота) отверстия. Чем выше температура плавления сплава, а значит и температура заливки, тем больше температурное воздействие оказывается на стержень, формирующий отверстие. И чем меньше его диаметр, тем больше вероятность его разрушения или металлизации.

8

Чем больше глубина отверстия, чем больше значение соотношения глубины отверстия к его диаметру (k = h/d), тем сложнее выполнить его литьем с помощью стержня. Например, при литье в песчаные формы спекание стержня и образование трудноудаляемого пригара зависят от: - длительности теплового воздействия на стенки стержня в области высоких температур, которая зависит как от размеров отверстия так и от толщины слоя металла, окружающего стержень (в т.ч. и от температуры заливаемого сплава); - способа заливки и гидростатического напора, действующего на стержень, - способа отвода теплоты от стенок стержня (естественное или принудительное охлаждение). Поэтому при назначении минимального размера отверстия, выполняемого литьем в песчаную форму, для отливки из углеродистой стали и чугуна учитывают как длину отверстия, так и толщину стенки отливки образованной вокруг отверстия. 2.1.1. Минимальные диаметры литых отверстий при литье в песчаные и оболочковые формы Значения минимальных диаметров литых отверстий для чугунных отливок, при изготовлении в песчаных формах, представлены в табл. 1. В ней минимальный диаметр литого отверстия связывают с высотой отверстия и толщиной стенки, окружающей данное отверстие. Таблица 1 Минимальный диаметр литого отверстия для чугунных отливок, при их изготовлении в песчаных формах стержнем Высота отверстия,h(мм)

Минимальный диаметр отверстия, d (мм) при толщине стенки, δ (мм)

До 10

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

До 20 20-40 40-60

6-10 12-14 16-18

10-12 14-16 18-20

12-14 16-18 20-22

14-16 18-20 22-28

16-18 20-24 28-30

18-20 24-28 30-32

В табл. 2 представлены значения минимальных диаметров литых отверстий, получаемых «болваном» в песчаных формах. В данной таблице значения минимальных диаметров отверстий, получаемых литьем связаны с их высотой.

9

Таблица 2 Минимальный диаметр литого отверстия чугунных отливок, при изготовлении в песчаных формах «болваном»

Способ выполнения «болвана» металлической моделью: 0 уклон – 3 деревянной моделью: уклон - 300 с помощью конусных вставок (без уклона)

Минимальный диаметр отверстия, d (мм) при его высоте, h (мм)

До 20 (1,7-1,6)h

20-40 (1,5-1,45)h

40-60 (1,4-1,35)h

более 60 (1,3-1,2)h

(0,8-0,75)h

(0,7-0,65)h

(0,6-0,55)h

0,5h

1,15h

1,10h

1,0h

0,9h

В общем случае при литье мелких и средних отливок из чугуна в песчаные формы не рекомендуется выполнять отверстия литьем, если их диаметры не превышают следующих значений: - при массовом производстве – 20 мм; - при серийном производстве – 30 мм; - при индивидуальном производстве – 50 мм. Обрабатываемые отверстия некруглого профиля выполняют литьем, если диаметры вписанных окружностей соответствуют приведенным выше нормам. На мелких и средних отливках из чугуна при литье в песчаные формы выполняют литьем уступы шириной более 25 мм и выемки глубиной свыше 6 мм. При литье чугунных отливок в оболочковые формы минимальные значения литых отверстий выбираются от значения их высоты (см.табл. 3). Таблица 3 Минимальные значения литых отверстий чугунных отливок при литье в оболочковые формы

высота отверстий, мм диаметр отверстий, мм

от 10 до 30 8-12

от 30 до 50 14-16

от 50 до 100 18-20

В табл. 4 даны значения минимальных диаметров отверстий, выполняемых в стальных отливках при заливке в песчаные формы.

10

Таблица 4 Минимальный размер литого отверстия стальных отливок при литье в песчаные формы Высота отверстия (мм)

До 60 61-90 91-130 131-170 171-220 221-270 271-330 331-400 401-500 501-620

Диаметр отверстия,(мм) при толщине стенки вокруг отверстия (мм)

До 40 25 28 30 32 35 38 41 44 48 50

40-60 30 32 36 40 44 48 56 60 62 63

60-80 35 38 43 48 52 58 60 65 70 75

80-110 40 44 50 55 60 68 70 75 80 85

110-140 40 48 60 65 70 75 80 85 90 100

Минимальные размеры литых отверстий отливок из цветных сплавов, получаемых литьем в песчаные формы или в оболочковые формы представлены в табл. 5. В данной таблице представлены также минимальные диаметры литых резьб и максимальные высоты литых отверстий. Таблица 5 Предельные значения размеров литых отверстий в отливках из цветных сплавов при литье в песчаные и оболочковые формы Сплав

Цинковый Магниевый Алюминиевый Медный

Размеры отверстий, мм Минимальный Глубина отверстия диаметр Глухого Сквозного

8 8 8 10

2d 2d 2d 1,5d

3d 3d 3d 2d

Минимальный диаметр резьбы, мм Наружный Внутренний

6 6

20 25

2.1.2. Минимальные диаметры литых отверстий при литье в кокиль, под давлением и по выплавляемым моделям Предельные отклонения литых отверстий и резьб, получаемых в отливках из стали, чугуна и цветных сплавов при литье в кокиль представлены в табл. 6. В таблице представлены также уклоны металлических стержней, оформляющих отверстия.

11

Таблица 6 Предельные размеры отверстий, получаемых в отливках из чугуна, стали и цветных сплавов при литье в кокиль Минимальный диаметр d (мм)

Сплав Чугун Медные сплавы Углеродистая сталь Магниевые сплавы Алюминиевый сплав Цинковый сплав

10

Максимальная длина отверстий Глухих Сквозных

Уклон стержня (%)

(1,5-2,0)d

12

(2,0-3,0)d

8

2,0d

6

(2,0-3,0)d

(3,0-6,0)d

1,5

2,0-3,0

Минимальный диаметр резьбы (мм) НаружВнутренный ний

6

25

-

-

6

20

-

-

При литье под давлением минимальные размеры отверстия, которые рекомендуется выполнять литьем, зависят от сплава, из которого изготавливается отливка. Не рекомендуется выполнять отверстия в литье, если отношение высоты отверстия к его диаметру (h/d) будет более для: - цинковых сплавов – глухих 6, сквозных 12; - магниевых сплавов – глухих 5, сквозных 10; - алюминиевых – глухих – 3, сквозных 6; - медных сплавов – глухих 3, сквозных 4. Допускаемые параметры литых отверстий отливок из цветных сплавов, изготавливаемых литьем под давлением представлены в табл. 7, в которой показаны минимальные значения диаметров литых отверстий технологически возможных и рекомендуемых для изготовления. Таблица 7 Допускаемые параметры литых отверстий при литье под давлением Минимальный диаметр, d (мм) Сплавы

Цинковый Алюминиевые Магниевые Медные

Рекомендуемый

Технологически возможный

1,5 2,5 2,0 3,0

Максимальная глубина отверстий(в диаметрах), h = k·d (мм)

Конусность отверстий, (%)

Глухих

Сквозных

Сквозных

Глухих

1,0 1,5

6·d 3·d

12·d 6·d

0,2 0,5

0,3 1,0

1,5 2,5

5·d 3·d

10·d 4·d

0,3 0,8

0,5 1,5

12

При литье по выплавляемым моделям рекомендуется выполнять отверстие в отливке, если его диаметр равен или более (1,8 – 2) глубины отверстия (h): d ≥ (1,8 – 2) · h. Отверстие диаметром 5 мм можно получить в тонких стенках с помощью керамических стержней. Возможно получение отверстия диаметром 0,5 мм в стенках отливок до 1 мм. При литье под давлением и по выплавляемым моделям возможно получение резьб. Так при литье под давлением можно получить наружные и внутренние резьбы. Экономически целесообразно при данном способе литья выполнять отливки с наружной резьбой, нежели нарезать ее на отливке. Причем в отливках при литье под давлением литая резьба прочнее, чем нарезная, так как при нарезке удаляется наиболее плотный поверхностный слой, глубина которого 0,5-1,0 мм. Таблица 8 Предельные параметры резьб, получаемых литьем под давлением Сплавы

Цинковые Магниевые Алюминиевые Медные

Толщина стенки оптимальная (мм) 1,0 1,5-4,5 1,2-4,5 2,0-5,5

Минимальная конусность, % Наружная Внутренняя

Предельные размеры резьб (мм) Наименьший шаг

0,2 0,5

0,5 0,7

0,8 1,0

0,5 0,7

0,7 1,0

1,0 1,5

Наименьший диаметр наружвнутренный ний 6 10 6 15 10 12

20 -

Предельные размеры литых резьб получаемых литьем под давлением представлены в табл. 8. 2.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УКЛОНЫ Технологические уклоны в зависимости от назначения подразделяются на формовочные и литейные. 2.2.1. Формовочные уклоны на отливках Для облегчения извлечения модели из литейной формы на модели, а соответственно, и на отливке должны быть предусмотрены формовочные уклоны. Они выполняются на поверхностях моделей в том случае, когда литая деталь не имеет уклонов, которые обеспечивали бы свободное извлечение модели из формы или стержней из стержневых ящиков без разрушения. Формо-

13

вочный уклон на модели должен быть выполнен в направлении извлечения модели из формы. Поэтому еще на стадии проектирования детали конструктор должен четко представлять себе положение отливки в форме и плоскость разъема формы. Формовочные уклоны регламентированы ГОСТ 3212. Величина, направление и расположение формовочных уклонов зависят от следующих факторов: - расположения разъема литейной формы; - расположения разъема модели и стержневого ящика; - способа литья и применяемых материалов (смесей) для изготовления литейных форм; - материала модельно-стержневого комплекта; - назначения или неназначения механической обработки поверхности, на которую планируется определить уклон; - сопряжения или несопряжения поверхности, на которую назначается уклон.

Рис. 4 Расположение формовочных уклонов: а – на обрабатываемых поверхностях; б – на необрабатываемых несопрягаемых поверхностях; в и г – на необрабатываемых сопрягаемых поверхностях.

14

Формовочные уклоны в зависимости от требований, предъявляемых к поверхности отливки, следует выполнять: - на обрабатываемых поверхностях отливки сверх припуска на механическую обработку за счет увеличения размеров отливки (рис. 4а). Допускается выполнение уклонов за счет уменьшения припуска, но не более 30% его значения; - на необрабатываемых поверхностях отливки, не сопрягаемых по контуру с другими деталями, за счет увеличения и уменьшения размеров (рис. 4б); - на необрабатываемых поверхностях отливки, сопрягаемых по контуру с другими деталями, за счет уменьшения (рис. 4в) или увеличения (рис. 4г) размеров отливки в зависимости от поверхностей сопряжения. Значения формовочных уклонов формообразующих поверхностей модельного комплекта для песчано-глинистых смесей (ПГС) указаны в табл.9. Величина формовочного уклона зависит от высоты (Н, h) формообразующей поверхности (рис. 4), чем меньше высота, тем больший уклон. Значения формовочных уклонов формообразующих поверхностей модельных комплектов, предназначенных для форм, твердеющих в контакте с оснасткой (жидкие самотвердеющие смеси – ЖСС, холоднотвердеющие смеси – ХТС, жидкостекольные пластичные самотвердеющие смеси – ПСС), и оболочковых форм указаны в табл. 10. Значения формовочных уклонов в углублениях моделей и на участках форм между моделями для ПГС и смесей, твердеющих в оснастке при соотношении размеров d > h следует увеличивать в два раза по сравнению со значениями, указанными в табл. 9 и 10. При d < h углубления выполнять стержнем без уклонов или с уклонами по табл. 9 и 10. Примечание. d – диаметр, ширина углубления модели или расстояние между ними.

15

Таблица 9 Формовочные уклоны при литье в ПГС Формовочный уклон комплекта металлического, пладеревянного стмассового β b, мм β b, мм

Высота Н(h), мм (рис. 5)

2020' 1035' 1010' 50' 35' 25'

0,40 0,50 2055' 0 ' 0,45 0,55 1 55 0 ' 0,50 0,65 1 30 0 ' 0,60 0,75 1 05 ' 0,65 0,85 45 ' 0,75 1,00 35 ' 1,20 25 0,95 ' 1,85 25 20' 1,45 ' 20 2,30 2,30 3,65 3,65 Примечание. Значения формовочного уклона (b) в линейных размерах даны для максимального размера h(Н). До 10 Св. 10 до 16 Св. 16 до 25 Св. 25 до 40 Св. 40 до 63 Св. 63 до 100 Св. 100 до 160 Св. 160 до 250 Св. 250 до 400 Св. 400 до 630

Таблица 10 Формовочные уклоны при литье в формы из ЖСС, ХТС, ОФ Высота Н(h), мм (рис. 5)

Формовочный уклон комплекта металлического, пладля оболочковой стмассового формы b, мм β b, мм β b, мм

деревянного β

0

3030' 0,70 0,69 1045' 0,30 До 10 4 00' 0 ' 0 ' 0 ' 0,80 0,70 0,35 Св. 10 до 16 2 50 2 35 1 15 0 ' 0 ' ' 1,00 0,85 0,45 Св. 16 до 25 2 20 1 55 60 0 ' 0 ' ' 1,05 0,95 0,50 Св. 25 до 40 1 30 1 20 40 0 ' ' ' 1,20 1,00 0,55 Св. 40 до 63 1 05 55 30 ' ' ' 1,30 1,20 0,75 Св. 63 до 100 45 25 40 ' 0,95 Св. 100 до 160 20 1,65 1,40 ' ' ' 1,10 Св. 160 до 250 15 35 30 2,55 2,20 Св. 250 до 400 4,10 3,50 ' Св. 400 до 630 6,45 25 4,60 Примечание. Значения формовочного уклона (b) в линейных размерах даны для максимального размера h(Н). На торцах модели типа ступенчатого цилиндра в случае совпадения осей модели и формы (см. рис. 5) при изготовлении форм импульсной формовкой, а также, когда технологией предусмотрено снятие полуформы с модели допускается значения формовочных уклонов увеличить в 1,5 раза по сравнению с величинами, указанными в табл. 9 и 10.

16

Рис. 5. Формовочные уклоны ступенчатых отливок На чертеже отливки в ТУ литейные уклоны указываются обязательной строкой, например, типа: «Неуказанные литейные уклоны – не более 20». Значения формовочных уклонов для литья по выплавляемым моделям указаны в табл. 11. Таблица 11 Формовочные уклоны при литье по ВМ

Высота Н(h), мм (рис. 5) До 10 Св. 10 до 16 Св. 16 до 25 Св. 25 до 40 Св. 40 до 63 Св. 63 до 100

Формовочный уклон комплекта Для наружных поверхноДля внутренних поверхностей стей β b, мм β b, мм ' 0 ' 30 0,08 1 30 0,26 ' 0 ' 20 1 00 0,09 0,28 ' ' 15 0,10 45 0,33 0,16 0,52 ' ' 10 0,55 0,18 30 0,87 0,29

Примечание 1. Значения формовочного уклона (b) в линейных размерах даны для максимального размера h(Н). Примечание 2. При изготовлении моделей в ручных пресс-формах значения формовочных уклонов могут быть увеличены в 1,5 раза.

17

2.2.2. Литейные уклоны и конусность При кристаллизации металла возникают усадочные напряжения, препятствующие удалению отливки из пресс-формы или кокиля. Для облегчения удаления отливки на поверхностях, перпендикулярных плоскости разъема, предусматривают литейные уклоны. Особенно важны литейные уклоны на внутренних поверхностях, оформляемых стержнями. Литейный уклон поверхностей, расположенных перпендикулярно плоскости разъема или в направлении удаления стержня, зависит от размеров внутренних поверхностей и расстояния между их противоположными стенками, а также от того, как извлекается отливка из кокиля или из пресс-формы. Для внутренних поверхностей, образуемых неподвижными стержнями, при изготовлении отливок, извлекаемых при помощи выталкивателей, необходим уклон большей величины, чем при использовании подвижных стержней. Для тех частей отливки, которые располагаются в неподвижной полуформе, рекомендуется уклон больший, чем для частей, оформляемых в подвижной полуформе, в противном случае отливка при удалении будет повреждена или останется в неподвижной полуформе. Величина литейных уклонов или конусности зависит от вида сплава, высоты и толщины стенок отливки. Рекомендуемые уклоны при литье в кокиль с использованием металлических стержней в зависимости от материала изготовляемых отливок представлены в табл. 12. Уклоны при литье в кокиль в основном обозначаются углом в градусах или уклоном (тангенсом), выраженным в процентах. В среднем уклон внешних стенок отливок должен быть не менее 1 – 20; а внутренних стенок – не менее 2 – 100. Таблица 12 Сплав Чугун Сталь углеродист. Алюминиевые сплавы Медные сплавы

Рекомендуемые уклоны при литье в кокиль Уклон для поверхности (% от высоты стенок отливки) Внутренней,при высоте стенки Уклон (мм) Наружной стержня до 50 50-100 100-500 (конусность) 1,0-7,0 4,0-7,0 2,0-5,0 1,0-3,0 10,0 (1,75) до 5,0 (1,75-2,5) 0,5-1,5 5,0 2,0 – 2,5* 2,0-5,0

0,75-1,75 (1,5) Цинковые сплавы 0,5-1,0 Магниевые сплавы 2,5 * - для тонкостенных отливок

7,0

3,0 – 3,5*

3,0-7,0

2,0 3,0

1,0 2,0 – 3,0*

2,0 3,0

18

Уклоны при литье под давлением зависят от назначения поверхности отливки, от ее расположения в отливке, от способа получения поверхности в пресс-форме, а также от размеров поверхности. Уклоны при литье под давлением в основном назначаются углом в градусах или в процентах от высоты стенки. Величину литейного уклона стенок отливки при литье под давлением можно найти по номограммам, приведенных на рис. 6, где уклон выражен углом (в градусах) и зависит от сплава, высоты стенки и ее расположения. В табл. 13 представлены рекомендуемые значения уклонов поверхностей отливки при литье под давлением, выраженные в процентах от высоты стенок. Таблица 13 Рекомендуемые уклоны при литье под давлением

Сплавы

Уклоны для поверхности (% от высоты стенки) наружной внутренней отверстий Цинковые 0,3-0,5 0,5-1,0 0,2-0,5 Магниевые 0,5-1,0 0,7-2,0 0,3-0,5 Алюминиевые 0,5-1,0 0,7-1,5 0,5-1,0 Медные 0,5-1,0 1,0-2,0 0,8-1,5 Примечание: угол конуса стенок отверстия должен быть не менее 10 При определении уклонов следует учитывать, что их значение должно быть больше минимально допускаемых значений уклонов, которые определены для литья под давлением. Основные значения минимальных уклонов даны в табл. 14. Таблица 14 Минимальные уклоны поверхностей отливок при литье под давлением

Поверхности Сплавы Алюминиевые Магниевые Цинковые Медные

посадочные наружные внутренние ' 15 25' 15' 35' 15' 35' 30' 10

19

прочие наружные внутренние ' 30 10 30' 10 15' 30' 45' 10 30'

Рис. 6. Литейные уклоны для внутренних (а) и наружных (б) поверхностей в зависимости от высоты стенки отливки

20

2.2.3. Конструктивные уклоны Конструктивные уклоны назначаются на конструкцию литой детали конструктором при ее проектировании. Они в конструкции детали могут выполнять: - задачи, необходимые для обеспечения функционального назначения; - задачи, обеспечивающие технологичность изготовления отливки, как заготовки детали (т.е. технологические уклоны). Первая группа конструктивных уклонов назначается в зависимости от эксплуатационных требований к конструкции детали. Вторая группа конструктивных уклонов (технологических) может назначаться, а может и не назначаться конструктором. Если назначение конструктивных (технологических) уклонов, особенно на необрабатываемые поверхности детали, не мешает выполнению ее функциональной деятельности, то их желательно назначать. Так как в данном случае, снижаются расходы, как на изготовление отливки, так и на механическую ее обработку. Конструктивные уклоны второй группы назначаются не менее тех значений, которые определены ГОСТ 3212-92 и иных нормативных документов для назначения формовочных или литейных уклонов (см. табл. 9-14 и рис. 6). При назначении конструктивных уклонов на необрабатываемые поверхности местных небольших утолщений (бобышек, платиков и планок) следует принимать их значение в пределах 30-450. В ребрах жесткости конструктивные уклоны следует принимать – до 5-80. 2.3. НАЗНАЧЕНИЕ ЛИТЕЙНОЙ УСАДКИ Выбор и назначение литейной усадки, которая учитывается при конструировании модельно-стержневой оснастки, достаточно сложная задача. Неправильный ее выбор влечет за собой изменение размеров отливки сверх допустимого и, соответственно, изготовление новой оснастки. При назначении завышенного коэффициента литейной усадки приводит к увеличению внешних размеров отливки, которые оформляются с помощью моделей. Этот брак, в какой-то степени можно исправить механической доработкой моделей (т.е., в данном случае, назначение завышенного коэффициента усадки предпочтительнее, чем заниженного). В то же время назначение завышенного коэффициента усадки приводит к увеличению размеров внутренних полостей отливки, оформляемых стержнями. Этот брак исправить затруднительно, часто невозможно (в данном случае назначение заниженного коэффициента усадки предпочтительнее, чем завышенного). Неправильный выбор литейной усадки приводит к неправильному выбору коэффициента объемной усадки, который часто учитывается при расчете прибылей литниково-питающей системы.

21

Фактическую литейную усадку отливки, учитывающую торможение со стороны формы, стержней, неравномерность охлаждения и т.п., определяют опытным путем измерением размеров модельной оснастки и полученных отливок. Коэффициент литейной усадки рассчитывается в % по формуле:

εл =

lмод − lотл ⋅100 (%), lотл

где lмод и lотл – размеры модели и отливки. В табл. 15 приведены усредненные значения литейной усадки с учетом массы литья для основных литейных сплавов. Таблица 15 Усредненная литейная усадка отливок из различных литейных сплавов

Сплав для отливок Серый чугун Белый чугун Сталь нелегированная Алюминиевый кремнистый сплав (силумин 514% Si) Алюминиевые и магниевые сплавы Бронза оловянная; Латунь Бронза алюминиевая Цинковые сплавы

Вид литья

Литейная усадка (%)

Мелкое Среднее Крупное Мелкое Среднее Крупное

1,8-1,3 0,6-1,0 0,4-0,8 1,5-2,3 1,8-2,2 1,6-2,0 1,4-1,8

-

1,0-1,2

Мелкое Среднее Крупное Мелкое Среднее Крупное

0,8-1,32 0,7-1,2 0,6-1,0 1,4-1,6 1,0-1,4 0,8-1,2 1,5-2,4 1,0-1,5

-

-

При разработке чертежа отливки в условиях единичного и серийного производства технолог-литейщик указывает величину усадки сплава в процентах, с учетом которой должен изготовить модельный комплект модельщик. В массовом и крупносерийном производстве при разработке чертежа отливки и чертежей моделей стержневых ящиков технолог-литейщик учитывает усадку сплава при определении размеров моделей и ящиков.

22

2.4. НОРМЫ ТОЧНОСТИ МОДЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКТОВ Для обеспечения параметров точности отливки необходима модельная оснастка с определенной размерной точностью. ГОСТ 3212-92 устанавливает девять классов точности модельного комплекта для изготовления песчаных и оболочковых форм, а также пресс-форм для изготовления моделей при литье по выплавляемым моделям. Класс точности модельного комплекта взаимосвязан с классом размерной точности отливки (по ГОСТ 26645-85). В табл. 16 приведены классы точности модельного комплекта и допуски на конструктивные элементы модели. Таблица 16 Класс точности модельного комплекта и допуски размеров элементов модельного комплекта Класс размерной точности отливок Класс точности модельного комплекта Интервал номинальных размеров До 10 Св. 10 до 16 Св. 16 до 25 Св. 25 до 40 Св. 40 до 63 Св. 63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

4; 5т

5; 6

7т; 7

8; 9т

9; 10

11т; 11

12; 13т

13; 14

15; 16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,72 0,80 0,90 1,00 1,14 1,26 1,44 1,60 1,80 2,00

1,00 1,26 1,44 1,60 1,80 2,00 2,20 2,50 2,80 3,20

2,20 2,50 2,80 3,20 3,60 4,00 4,40 5,00

Допуски размеров, мм 0,04 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,13

0,07 0,08 0,09 0,10 1,11 0,13 0,14 0,16 0,18 0,20

0,11 0,13 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,25 0,28 0,32

0,18 0,20 0,22 0,25 0,28 0,32 0,36 0,40 0,44 0,50

0,28 0,32 0,36 0,40 0,44 0,50 0,56 0,64 0,72 0,80

0,44 0,50 0,56 0,64 0,72 0,80 0,90 1,00 1,14 1,26

При назначении норм точности на модельный комплект следует учесть, что: - допуск на отклонение размеров стержневых знаков разрешается выполнять на класс ниже, чем формообразующие поверхности модельного комплекта;

23

- допуски на отклонение размеров криволинейных формообразующих поверхностей, изготавливаемых по шаблону, разрешается увеличить на 50%; - точность модельного комплекта проверяют сопоставлением действительных размеров с допускаемыми размерами, заданными на чертеже отливки с учетом назначенной литейной усадки. Класс точности модельного комплекта учитывается при назначении технологических зазоров между размерами стержневых знаков, оформленных стержневым ящиком в стержне и моделью в литейной форме. Значения данных технологических зазоров в зависимости от точности модельного комплекта согласно ГОСТ 3212-92 разделены на три группы. Пример условного обозначения точности модельного комплекта (МК) на чертеже отливки. При изготовлении отливки литьем в песчаные формы, оболочковым литьем или литьем по выплавляемым моделям на ее чертеже в технических условиях необходимо указывать точность изготовления модельного комплекта и материал, из которого необходимо изготавливать модельный комплект. Например, модельный комплект изготавливают из металла по 3-му классу точности модельного комплекта (что соответствует классам размерной точности отливки 7т, 7), тогда в технических условиях следует сделать следующую запись: Точность МКЗ - металл ГОСТ 3212-92. Если модельный комплект изготавливают из дерева, например, по 8-му классу точности модельного комплекта (что соответствует классам размерной точности отливки 13, 14), то тогда запись в технических условиях будет выглядеть следующим образом: Точность МК8 -дерево ГОСТ 3212-92. Класс точности модельного комплекта учитывается при назначении технологических зазоров между размерами стержневых знаков, оформленных стержневым ящиком в стержне и моделью в литейной форме. Значения данных технологических зазоров в зависимости от точности модельного комплекта согласно ГОСТ 3212-92 разделены на три группы. К первой группе относятся значения технологических зазоров при выполнении модельного комплекта по 1-3 классам точности. Ко второй группе относятся значения технологических зазоров при выполнении модельного комплекта по 4-6-му классам точности. К третьей группе относятся значения технологических зазоров при выполнении модельного комплекта по 7-9 классам точности. Причем размер технологического зазора третьей группы в 1,251,35 раза больше, чем размер того же зазора из второй группы, и в 1,5-1,7 раз больше, чем размер того же зазора из первой группы.

24

2.5. СТЕРЖНЕВЫЕ ЗНАКИ Точность фиксации стержня в литейной форме обеспечивается определенной конфигурацией и размерами его знаковых частей, которые назначают для изготовления песчаных и оболочковых форм, а также при литье по выплавляемым моделям по ГОСТ 3212 с учетом размеров стержня, способа формовки и его положения в форме. В зависимости от положения стержня при сборке литейной формы стержневые знаки подразделяются на горизонтальные и вертикальные. 2.5.1. Горизонтальные стержневые знаки при литье в песчаные и оболочковые формы, и по выплавляемым моделям Горизонтальные знаки в зависимости от конфигурации стержней, их формирования в стержневом ящике, условий установки в литейную форму и иных условий производства форм выполняются в различных вариантах (см. рис. 7): - 1 вариант, торцы стержневых знаков модели и стержневого ящика имеют одинаковые уклоны (см. рис. 7а); - 2 вариант, торец стержневого знака модели верха имеет уклон больше, чем уклон стержневого ящика (см. рис. 7б); - 3 вариант, торцы стержневых знаков модели имеют уклон, а торцы стержневых знаков стержневого ящика уклона не имеют (см. рис. 7в); - 4 вариант, стержневой знак модели выполнен с кольцевым выступом для формирования противообжимного пояска и полукольцевой впадиной для формирования обжимного полукольца (см. рис. 7г); - 5 вариант, стержневой знак в нижней части имеет горизонтальный срез, предотвращающий перемещение стержня вокруг горизонтальной оси (см. рис. 7д).

25

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 7. Варианты выполнения горизонтальных стержневых знаков в песчаных и оболочковых формах, а также по выплавляемым моделям: 1 – фаска; 2 – обжимное полукольцо; 3 – противообжимный поясок

26

На рис. 8 представлены основные варианты исполнения поперечных сечений стержневых горизонтальных знаков (по А-А, рис.7) в зависимости от формы стержней и условий сборки литейных форм.

Рис. 8. Варианты исполнения поперечных сечений горизонтальных знаков Длина горизонтальных стержневых знаков в основном зависит: - от длины стержня (L); - от размеров поперечного сечения самого стержневого знака ((а + б)2 или D), которые определяются размерами стержня; - от влажности литейных форм и способа их отверждения. В зависимости от данных факторов длина горизонтальных знаков должна соответствовать значениям указанным: - в табл. 17, - для форм «по сырому»; - в табл. 18, - для форм «по сухому»; - в табл. 19, - для форм, твердеющих в контакте с оснасткой. Таблица 17

а+b илиD 2 До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Длина горизонтальных знаков «по сырому», мм

Длина знака l, не более при длине стержня L До 40

Св.40 до 63

Св.63 до 100

Св.100 до 160

Св.160 до 250

Св.250 до 400

Св.400 до 630

35

45 50 55 60 65 75 85

50 60 65 75 80 85 100

-

30 20

25 35

35 40

40

40 45

27

40 45 50 60 65

75 85 95 100 110 130

Таблица 18 а+b илиD 2 До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Длина горизонтальных знаков для форм «по сухому», мм

Длина знака l, не более при длине стержня L До 40

Св.40 до 63

Св.63 до 100

Св.100 до 160

Св.160 до 250

Св.250 до 400

15 20

20 25

30

35

40

-

25

30

35

40

30 35 -

35 40 45

40 45 50

Св.400 до 630

-

45

50 55

65

50

55

60

70

55

60

65

75 Таблица 19

Длина горизонтальных знаков для форм, твердеющих в контакте с оснасткой, мм

а+b илиD 2 До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Длина знака l, не более при длине стержня L До 40

Св.40 до 63

10

15

15

20

20 25 -

25 30 -

Св.63 до 100

20 30 35 40

Св.100 до 160

Св.160 до 250

Св.250 до 400

Св.400 до 630

35

-

25

30

30

35

40

40 45

35 40 45

40 45 50

45 50 55

50 55 60

Длина горизонтальных знаков, при выполнении в них элементов литниковой системы, может быть увеличена по сравнению с значениями, указанными в табл. 17-19 в зависимости от ее конструкции. При количестве знаков более двух длина их должна быть уменьшена на 30-50% по сравнению с указанными в табл. 17-19. Длина знака консольного стержня может быть увеличена до длины выступающей части (рис. 9).

28

Рис. 9. Оформление знака консольного стержня Для предупреждения скопления частиц смеси в литейной форме при возможном задире в процессе сборки в нижней части горизонтального знака стержня следует выполнять специальную фаску (см. рис. 7г и 10б). Для предотвращения попадания жидкого металла в вентиляционные каналы стержня, при изготовлении «сырых» литейных форм, в верхней части горизонтального стержневого знака литейной формы следует выполнять обжимное кольцо (см. рис. 7г и 10а). С целью предотвращения разрушения стержня при сборке литейной формы рекомендуется в начале горизонтального стержневого знака литейной формы выполнять противообжимной поясок (см. рис. 7г и 10а). Противообжимной поясок выполняется в знаке только совместно с выполнением обжимного кольца.

а) б) Рис. 10 Оформление горизонтальных знаков модели и стержневого ящика с выполнением фаски, обжимного полукольца и противообжимного пояска

29

На рис. 10 показано конструктивное оформление горизонтального стержневого знака, в котором предусмотрено выполнение фаски, обжимного полукольца и противообжимного пояска, а в табл. 20 даны основные размеры данного горизонтального стержневого знака. Таблица 20 Основные размеры горизонтального стержневого знака (рис. 10), мм

Диаметр знака (D), мм

a

в

Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 250 Св.250 до 400 Св.400

5

0,5 1,0 1,5

8 10 12

2,0

с

r

d

15 20 25 40

2 3 5

10 15 20

2.5.2. Вертикальные стержневые знаки при литье в песчаные и оболочковые формы, и по выплавляемым моделям

Вертикальные стержневые знаки в зависимости от конфигурации и размеров стержней, условий их установки в литейную форму имеют различные варианты исполнения. Основные варианты исполнения вертикальных стержневых знаков при литье в песчаные формы представлены на рис. 11. Высоту нижних вертикальных знаков для всех видов смесей и способов литья, представленных ранее, следует назначать в зависимости от высоты стержня (L) и размеров сечения стержневого знака (см. рис. 11а и табл. 21). Высоту верхнего вертикального знака следует принимать не менее 0,5 от высоты нижнего знака (h1 = 0,5h). Для массового и крупносерийного производства допускается назначать высоту нижнего и верхнего знаков одинаковыми (h1 ≈ h). Высота вертикальных знаков при выполнении в них литниковой системы может быть увеличена в зависимости от ее конструкции. При отсутствии верхнего вертикального знака высоту нижнего знака допускается увеличивать до 50% по сравнению с указанными в табл. 21. В данном случае в верхней части стержня должны устанавливаться жеребейки, предупреждающие его всплытие, или он зажимается «болваном» верхней полуформы. При этом зазор S2 не устанавливается (между «болваном» и верхним торцом стержня).

30

Рис. 11. Варианты исполнения вертикальных стержневых знаков: а – предпочтительное; б – при высоких стержных; в – с канавкой и обжимным кольцом; г – при грибообразных стержнях; д – с двухсторонними выступами в нижнем знаке; е – с односторонним выступом в нижнем знаке

31

Таблица 21 а+b илиD 2 До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Высота нижних вертикальных знаков, мм

Высота знака h(не более), при высоте стержня L (мм) До 40

Св.40 до 63

Св.63 до 100

Св.100 до 160

Св.160 до 250

Св.250 до 400

Св.400 до 630

20

30

30

30

50 40

60

-

35

40

50

70

40

40 40

40 40

60 50

25 30 40

35 40

35 40

80

В случае применения холодильников, расположенных в зоне нижних знаков, допускается увеличение высоты знаков на толщину холодильника ( по сравнению с табл. 21). 2D L При соотношении ≥ 5 нижний знак рекомендуется выили a+b D полнять в соответствии с рис. 11б. Т.е. размер нижнего знака увеличивают до (1,5 ÷ 2,0) размеров горизонтального сечения стержня. При литье в «сырую» литейную форму, с целью предотвращения попадания жидкого металла в вентиляционные каналы стержня, следует выполнять на верхнем знаке (при вертикальном расположении его) углубление для получения в сырой форме обжимного кольца (см. рис. 11в). Для предупреждения скопления частиц смеси в форме (всех видов) при возможном задире ее стержнем, на нижнем вертикальном знаке следует выполнять канавки (см. рис. 11в). Высоту верхнего знака грибообразного стержня, при отсутствии нижнего (рис. 11г), следует назначать по табл. 21. Для исключения поворота вертикального стержня вокруг вертикальной оси, если это возможно, следует в нижнем вертикальном стержневом знаке предусмотреть выполнение выступов с одной или с двух сторон (см. рис. 11д; 11е). Конструктивное оформление вертикальных стержневых знаков с обжимным кольцом и канавкой представлено на рис. 12, а в табл. 22 даны основные размеры, выполняемые на модели.

32

Рис. 12. Конструктивное оформление вертикальных стержневых знаков с обжимным кольцом и канавкой Таблица 22 Размеры обжимного кольца и канавки в вертикальных стержневых знаках (мм)

Диаметр знака (Dм), мм Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 250 Св.250 до 400 Св.400

е

f

r1

2 3 4 5

3 4 5 6

2 3 5 5

2.5.3. Уклоны и технологические зазоры стержневых знаков при литье в песчаные и оболочковые формы, и по выплавляемым моделям

Конструктивное оформление уклонов и технологических зазоров стержневых знаков в различных вариантах показано на рис. 13. Уклоны на знаковых поверхностях (α; α1 и β) в основном зависят от значения высоты знака (h или h1) не зависимо горизонтальные-ли они или вертикальные. Чем больше значение высоты знака (h или h1), тем меньше значение уклона знаковых поверхностей (см. табл. 23).

33

Таблица 23 Значение уклонов знаковых поверхностей (рис. 13)

Высота знака h или h1, мм До 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Уклон знаков Модельного комплекта для низа α, мм для верха β, мм 0 ' 10 00 4,5 15000' 8,2 0 ' 0 ' 7 00 5,5 10 00 9,0 0 ' 0 ' 6 00 8,5 8 00 11,7 0 ' 0 ' 5 00 11,5 6 00 16,0 0 ' 0 ' 5 00 14,0 6 00 19,0 0 ' 0 ' 5 00 17,0 6 00 23,0 0 ' 0 ' 4 00 21,0 5 00 27,5

Модели α1, мм 0 4 00' 2,0 0 ' 3 00 2,5 0 ' 2 00 2,7 0 ' 1 00 3,2 ' 45 3,6 -

Рис. 13. Конструктивное оформление уклонов и сборочных зазоров стержневых знаков: а – горизонтальных с одинаковым уклоном торцов; б- горизонтальных с прямоугольным поперечным сечением; в – горизонтальных без уклона торцов знака стержня; г – горизонтальных с уклоном торца знака модели «верха» по значению большего, чем уклон торца знака стержня; д – горизонтальных с выполнением горизонтального среза в знаках; е- вертикальных с нижним и верхним знаками

34

При назначении технологических зазоров (S1; S2; S3, рис. 13) между знаками литейной формы и стержня следует учитывать назначенный класс точности модельного комплекта (от 1 до 9). Значение зазора S3 следует принимать равным 1,5S1 (S3 = 1,5S1). Для модельного комплекта изготовленного из металла или пластмассы по 1-3 классам точности значения технологических зазоров S1 и S2 представлены в табл. 24. Таблица 24 Значение зазоров для модельного комплекта из металла и пластмассы по 1-3 классам точности

Высота знака h или h1, мм До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

До 40

Зазор S1 (S2) при длине стержня

Св.40 до 63

Св.63 до 100

0,2

Св.160 до 250

Св.250 до 400

Св.400 до 630

0,4

0,5 0,5

0,6

0,3 0,3

0,3

Св.100 до 160

0,4 0,4

0,4

0,5

0,7

0,6

0,5 0,4

0,5

0,5

0,6

0,6

0,6

0,8 0,7

0,7

0,9

Для модельного комплекта, изготовленного из дерева по 1-3 классам точности, или из металла или пластмассы по 7-9 классам точности значения технологических зазоров S1 и S2 даны в табл. 25. Таблица 25 Зазоры для модельного комплекта из дерева по 1-3 классам точности или из металла и пластмассы по 7-9 классам точности

Высота знака h или h1, мм До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Зазор S1 (S2) при длине стержня До 40

0,3 0,4

Св.40 до 63

Св.63 до 100

0,4 0,5

Св.100 до 160

Св.160 до 250

0,5 0,6

0,6 0,7

0,6 0,5

0,6

0,7

Св.250 до 400

0,7 0,8 0,9

0,7

0,7

0,8

0,8

0,8

0,7 0,6

Св.400 до 630

1,0 0,8

0,9

1,0

0,9

1,0

1,1

0,8

1,1 1,2

Значения зазоров S1 и S2 для модельных комплектов из дерева, изготовленных по 4-6 классам точности, представлены в табл. 26.

35

Таблица 26 Зазоры для модельного комплекта из дерева по 4-6 классам

Высота знака h или h1, мм До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Зазор S1 (S2) при длине стержня До 40

Св.40 до 63

Св.63 до 100

Св.100 до 160

Св.160 до 250

Св.250 до 400

Св.400 до 630

0,5 0,7 0,8

0,6 0,8 0,9

0,7 0,9 1,0

0,8 1,0 1,1

0,9 1,1 1,2

1,0 1,3

1,3 1,6

1,5

1,7

1,6

1,8 1,9 2,0

0,9 1,0 1,1 1,2

1,0 1,1 1,2 1,3

1,1 1,2 1,3 1,4

1,2 1,3 1,4 1,5

1,3 1,4 1,5 1,6

1,8

Значения зазоров S1 и S2 для модельных комплектов из дерева, изготовленных по 7-9 классам точности, представлены в табл. 27. Таблица 27 Зазоры для модельного комплекта из дерева по 7-9 классам

Высота знака h или h1, мм До 25 Св.25 до 40 Св.40 до 63 Св.63 до 100 Св.100 до 160 Св.160 до 250 Св.250 до 400 Св.400 до 630

Зазор S1 (S2) при длине стержня До 40

Св.40 до 63

Св.63 до 100

Св.100 до 160

Св.160 до 250

Св.250 до 400

Св.400 до 630

0,8 1,2 1,3

0,9 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0

1,1 1,5 1,6

1,2 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,3

1,4 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,5

1,7 2,1 2,2

2,1 2,5 2,6

2,3 2,4 2,6 2,7

2,7 2,8 3,0 3,2

1,4 1,5 1,7 1,9

1,7 1,8 2,0 2,2

При изготовлении модели из одного материала, а стержневых ящиков из другого материала, следует принимать значения зазоров по наибольшим допускам на изготовление из того или иного материала (т.е. по менее жесткому классу точности). 2.5.4. Оформление стержневых знаков песчаных стержней при литье в кокиль

При литье в кокиль длину горизонтальных и высоту вертикальных стержневых знаков песчаных стержней следует выбрать по ГОСТ 3212-92, принимая значения, которые даны для песчаных форм, твердеющих в контакте с оснасткой (см. табл. 19 и 21). Уклоны стержневых знаков песчаных стержней при литье в кокиль всегда принимаются равными 50.

36

Технологический зазор между стержневым знаком песчаного стержня и стержневым знаком кокиля зависит от размеров знака (см. рис. 14 и табл. 28). Его значение находится в пределах 0,15-2,00 мм.

Рис. 14. Выполнение стержневых знаков песчаных стержней при литье в кокиль: 1 – кокиль; 2 – песчаный стержень Таблица 28 Значение зазоров (S1 и S2, мм) между стержневыми знаками песчаного стержня и кокиля (см. рис. 14)

h (мм) До 25 25-50 50-100 100-300

до 50 S S1 0,15 0,25 0,50 1,00

Длина или диаметр стержня (мм) 50-150 150-300 300-500 S S1 S S1 S S1 0,15 0,25 0,25 0,50 1,00 0,50 1,00 1,00 1,00 1,00 1,5

500-750 S S1 1,00 1,50 2,00

2.5.5. Оформление стержневых знаков металлических подвижных стержней при литье в кокиль

При выполнении металлических подвижных стержней размеры зазоров между знаком стержня и направляющей частью кокиля выбираются исходя из размеров сечения знака стержня (см. рис. 15 и табл. 29). Данное значение зазоров при литье легких сплавов находится в пределах от 0,08 до 0,82 мм.

37

Рис. 15. Выполнение зазоров между металлическим стержнем и направляющим отверстием кокиля: 1 – кокиль; 2 – металлический стержень

Таблица 29 Значение зазоров между знаком металлического стержня и направляющей частью кокиля при литье легких сплавов Размеры сечения стержневого знака: 0,5(а+в) или D (мм)

Значение зазора S, мм

Размеры сечения стержневого знака: 0,5(а+в) или D (мм)

Значение зазора S, мм

до 25 25-40 40-60

до 0,08 0,08-0,13 0,13-0,21

60-100 100-160 160-250

0,21-0,33 0,33-0,53 0,53-0,82

3. ПРАВИЛА ГРАФИЧЕСКОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Графическое изображение элементов литейных форм следует выполнять на карте эскизов в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и ГОСТ 3.1125-88. Допускается графическое изображение элементов литейных форм выполнять на учтенной копии чертежа детали.

38

3.1. ОБОЗНАЧЕНИЕ РАЗЪЕМОВ МОДЕЛИ, ФОРМЫ И ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛИВКИ ПРИ ЗАЛИВКЕ

Разъем модели и формы показывают отрезком или ломаной штрихпунктирной , над которой указывается буквенлинией, заканчивающейся знаком ное обозначение разъема – МФ (рис. 16а). Направление разъема показывают сплошной основной линией, ограниченной стрелками и перпендикулярной к линии разъема (рис. 16).

а)

б)

Рис. 16. Изображение разъема модели и формы, направление разъема и положения отливки в форме при заливке: а) при ее расположении в двух полуформах; б) при применении неразъемных моделей При применении неразъемных моделей указывают только разъем формы - Ф (рис. 16б). Разъем формы и модели сложных отливок показывают на минимально необходимом числе изображений, достаточном для определения разъема. При нескольких разъемах модели и формы каждый разъем показывают отдельно (рис. 17).

Рис. 17. Изображение двух разъемов модели и формы с поворотом формы при заливке

39

Положение отливки в форме при заливке обозначают буквами В(верх) и Н (низ). Буквы проставляют у стрелок, показывающих направление разъема формы (рис. 16). Если отливка формуется в горизонтальном положении, а заливается в вертикальном, то буквенное обозначение верха и низа отливки у стрелок не ставится, а параллельно заливке проводится сплошная основная линия, ограниченная стрелками. У стрелок ставится буквенное обозначение верха и низа (рис. 17). 3.2. ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРИПУСКОВ

Припуски на механическую обработку изображают сплошной тонкой линией. Допускается выполнять линию припуска красным цветом (рис. 18.I). Величину припуска на механическую обработку указывают численно в мм перед знаком шероховатости поверхности детали (рис. 19.II). Величиной уклона (рис. 18. III), или линейными размерами (рис. 18. IV). Допускается при несложных отливках припуски на механическую обработку не изображать, а указывать только величину припуска численно в мм перед знаком шероховатости поверхности детали (рис. 18. V).

Рис. 18. Варианты графического изображения припусков на механическую обработку

40

Отверстия впадины и т.п., не выполняемые литьем зачеркивают сплошной тонкой линией (рис. 18. VI), которую допускается выполнять красным цветом. Технологический припуск указывают численно в мм со знаком плюс (+) или минус (-) и буквой Т (технологический припуск), и проставляют на продолжение размерной линии или на полке линии-выноски, если нельзя разместить надпись и цифру на продолжении размерной линии (рис. 19).

Рис. 19. Графическое изображение технологических припусков 3.2.1. Обозначение уклонов

Угол наклона стенки отливки к направлению извлечения модели из формы составляет величину формовочного уклона. Величина формовочного уклона на чертежах обозначается по ГОСТ 3212 углом (β) в градусах и линейным размером (b) в мм, значение которого дано для максимальной высоты стенки (Н или h) с уклоном (рис. 20а). Уклоны также могут обозначаться: - конусностью (удвоенным тангенсом) (рис. 20б) в виде соотношения – (1 ÷ Н/2b); - уклоном (тангенсом) (рис. 20в) в виде соотношения - (1 ÷ Н/b) или процента (100b/Н).

41

Рис. 20. Обозначение формовочных уклонов: а – углом или размером; б – удвоенным тангенсом (конусностью); в – тангенсом (уклоном); г – пример обозначения линейными размерами; д – совместное обозначение размерами и углом; е – обозначение при обратных уклонах разной высоты Для того чтобы не проставлять в чертеже отливки большого количества одинаковых размеров формовочных уклонов, в технические требования чертежа вводят пункт «Неуказанные формовочные уклоны не более n0». При наличии такого пункта в технических требованиях чертежа отливки проставляются только те размеры формовочных уклонов, которые отличаются от размеров, указанных в технических требованиях. Простановка размеров по варианту а получила наибольшее распространение в массовом производстве. Вариант д может применяться только в чертежах несложных отливок. В единичном и серийном производстве для упрощения изготовления модельной оснастки и обмера отливок величины формовочных уклонов могут проставляться на чертежах по вариантам б, в и г. Ил этих вариантов следует отдать предпочтение варианту г. Могут быть отливки, у которых разъем формы образует стенки с формовочными уклонами разной высоты (рис. 20е). В такой отливке для подсчета размера основания А можно принять величину формовочного уклона, указанную в технических требованиях, и одну из высот—h или Н. В зависимости от принятой высоты получаются различные размеры основания А. В этом случае, чтобы исключить разные подсчеты основания А, рекомендуется проставлять линейный размер этого основания или проставлять размер формовочного уклона на одной из боковых поверхностей (Н или h), несмотря на то, что этот уклон может совпадать с указанным в технических требованиях.

42

3.3. ИЗОБРАЖЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ

Стержни, их знаки и фиксаторы, стержни-перемычки, разделительные диафрагмы легкоотделяемых прибылей и знаки модели изображают в масштабе чертежа сплошной тонкой линией, которую допускается выполнять синим цветом (рис. 21).

Рис. 21. Графическое изображение стержней, разъема стержневых ящиков, направления набивки и выхода газов Если близкое расположение изображений на чертеже детали не позволяет показывать знаки стержней в масштабе, то разрешается делать разрыв знака или изображать его не в масштабе (рис. 22). Контуры стержней и знаков следует наносить на минимальном числе изображений, обеспечивая при этом необходимое для изготовления модельного комплекта представление о контурах, расположении стержней и размерах знаков. Стержни в разрезе следует штриховать только у контурных линий (см. рис.22). Длина линий 3-30 мм. Правила нанесения штриховки - по ГОСТ 2.306-68.

43

Рис. 22. Изображение знака стержня с применением его разрыва При небольшом количестве стержней и простой конфигурации допускается стержни не штриховать. Невидимые контуры стержневых знаков и стержней допускается наносить в случае, когда затрудняется представление об их форме и расположении. Размеры знаков стержней и зазоры между знаками стержней и модели - по ГОСТ 3212-92 и др. нормативных документов. При изображении стандартизованных стержней-перемычек и диафрагм их условное изображение указывают на полке линии-выноски (рис. 23). Размеры в этом случае на изображении не наносят.

а) б) Рис. 23. Изображение стандартных: а – стержней-перемычек; б - диафрагм Стержни обозначают буквами ст. и порядковыми номерами, например, ст. 3 (рис. 21). Номер стержня проставляют на минимально необходимом количестве изображений, но достаточном для однозначного понимания.

44

а) б) Рис. 24. Соотношение размеров стрелок, показывающих: а – направление набивки; б – разъем ящика Соотношение размеров стрелок, показывающих направление набивки стержня, должно соответствовать приведенному на рис. 24а. Соотношение размеров стрелок, показывающих разъем стержневого ящика, должно соответствовать приведенному на рис. 24б. Места вывода газов из формы и стержней показывают стрелками и обозначают буквами ВГ (выход газа), располагаемыми вдоль стрелки (рис. 21). Размер стрелки - по ГОСТ 2.305-68. Жеребейки изображают схематично специальными знаками , как например, на рис. 25.

Рис. 25. Изображение жеребеек в форме 3.4. ИЗОБРАЖЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ЧАСТЕЙ МОДЕЛИ

Линию соприкасания отъемной части с моделью показывают сплошной основной линией (рис. 26). Отъемную часть модели обозначают буквами ОЧМ и порядковым номером (рис. 26). Если отъемная часть одна, то порядковый номер не ставят.

45

Рис. 26. Графическое изображение отъемных частей модели 3.5. ИЗОБРАЖЕНИЕ ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

И

ОБОЗНАЧЕНИЕ

ЛИТНИКОВО-

Литниково-питающую систему (ЛПС) выполняют в масштабе изображения детали сплошной тонкой линией. Ее допускается выполнять красным цветом (рис. 27 и 28). При наличии карты эскизов, в которой показаны расположения моделей и литниковой системы на модельной плите, литниковую систему допускается не изображать на карте эскизов отдельных отливок. В этом случае достаточно изобразить места сопряжения питателей с телом отливки и привести ссылку на карту эскизов с изображением литниковой системы. В случае, если на копии чертежа детали не достаточно места для изображения литниковой системы в масштабе, то допускается изображать ее с отступлением от масштаба. Сечения элементов литниковой системы не штрихуют. У каждого сечения элементов литниковой системы допускается указывать площадь сечения в квадратных сантиметрах, количество сечений и суммарную площадь их. Площади сечений обозначают; питателей — Fn, шлаковиков - Fшл, стояков – Fст и т. д. Суммарные площади обозначают: питателей - ∑ Fп, стояков - ∑ Fст и т. д.

46

Рис. 27. Графическое изображение литниковой системы При выполнении литниковой системы в керамических сифонных трубах их изображение не приводят. В технических требованиях помещают надпись: «На участке… литниковую систему выполнять в керамических трубках по ГОСТ …».

Рис. 28. Графическое изображение прибылей

47

Прибыль обозначают порядковым номером на полке линии-выноски, перед которым ставят слово «Прибыль». Если на отливке устанавливают несколько одинаковых прибылей, то им присваивают одинаковые номера и на полке линии-выноски после номера прибыли указывают общее количество устанавливаемых на отливке прибылей этого номера (рис. 28). При установке на отливке стандартизованных прибылей на полке линии-выноски указывают их условное обозначение, а размеры прибыли в этом случае не указывают (рис. 28). Места установки газообразующих патронов указывают надписью на полке линии-выноски «Газообр. патрон» (рис. 29).

Рис. 29. Графическое изображение мест установки газовых патронов в прибыли Фильтрующие сетки, применяемые в ЛПС, полностью не вычерчивают, а изображают только контур сплошной основной линией (рис. 30).

Рис. 30. 1) Реакционная камера; 2) дроссель; 3) шлакоулавитель; 4) стояк; 5) воронка; 6) выпор; 7) питатель; 8) фильтрующая сетка; 9) модификатор

48

3.6. ИЗОБРАЖЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

Холодильники изображают в масштабе изображения детали сплошной тонкой линией, которую допускается выполнять зеленым цветом. В сечениях холодильники штрихуют (рис. 31).

Рис. 31. Графическое изображение холодильников: а – наружних; б - внутренних Обозначение холодильников состоит из слова «Хол.», порядкового номера, количества холодильников, которые проставляют на полке линиивыноски (рис. 31). При применении стандартизованных холодильников на полке линиивыноски указывают их условное обозначение. Размеры в этом случае на изображении не наносят. 3.7. ИЗОБРАЖЕНИЕ УСАДОЧНЫХ РЕБЕР, СТЯЖЕК И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЛИВОВ

Усадочные ребра, стяжки, пробы и технологические приливы изображают в масштабе изображения детали сплошной тонкой линией (рис. 32 и 33), которую допускается выполнять красным цветом.

Рис. 32. Графическое изображение усадочных ребер

49

Рис. 33. Графическое изображение технологических приливов (1) и стяжек (2) 4. ПРАВИЛА ГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ОТЛИВОК

Графическое изображение отливки должно быть выполнено на карте эскизов в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и ГОСТ 3.1125-88. Допускается графический документ на отливку изображать на учтенной копии чертежа, при этом элементы отливки следует выполнять красным цветом. При вычерчивании отливки следует учитывать все припуски с указанием их величины. Внутренний контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстий, впадин и выточек, не выполняемых литьем, изображают сплошной тонкой линией (рис. 34). Допускается при несложных отливках перечисленные элементы не изображать.

Рис. 34. Графическое изображение отливки

50

Остатки питателей, выпоров, промывников, стяжек и прибылей, если их не удаляют полностью в литейном цехе, выполняют на изображении отливки. Линия отрезки должна соответствовать способу отрезки: при отрезке резцом, дисковой фрезой, пилой и т. д. ее выполняют сплошной тонкой линией, при огневой резке или обламывании - сплошной волнистой линией (рис. 35).

Рис. 35. Графическое изображение остатков питателей, выпоров и т.п. В табл. 30 даны значения минимального остатка прибыли на отливки после ее удаления. Таблица 30 Значение наименьшего остатка прибыли на отливке, в мм Наименьший размер поперечного сечения прибыли (D)

Допустимый наибольший остаток прибыли после газовой резки (δ)

Наименьший размер поперечного сечения прибыли (D)

Допустимый наибольший остаток прибыли после газовой резки (δ)

До 50 51-63 64-80 81-100 101-125

4 5 6 7 8

126-160 161-200 201-230 231-315 316-400

9 10 12 14 16

51

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Ефимов В.А. Специальные способы литья: Справочник/ Ефимов В.А., Анисович Г.А., Бабич В.Н. и др.; Под общ.ред. Ефимова. – М.: Машиностроение, 1991. – 436 с.: ил. – (Технология литейного производства). 2. Моргунов В.Н. Основы конструирования отливок. Параметры точности и припуски на механическую обработку: Учебн. пособие. – Пенза: Издво Пен.гос.ун-та, 2004 – 164 с. 3. Скарбинский М. Конструирование отливок. Перевод с польского. – А: Ленингр. отд. Машгиза, 1961. – 574 с. 4. Титов Н.Д. Технология литейного производства: Учебник для техникумов/ Н.Д. Титов, Ю.А. Степанов – М.: Машиностроение, 1978. – 432 с. 5. Трухов А.П. технология литейного производства: Литье в песчаные формы.: Учебник для ВУЗов/А.П. Трухов, Ю.А. Сорокин, М.Ю. Ершов, Б.П. Благонравов, А.А. Минаев, Э.Ч. Гини – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 528 с. 6. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку. 7. ГОСТ 3212-92. Комплекты модельные. Уклоны формовочные, стержневые знаки, допуски размеров. 8. ГОСТ 3.1125-88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.

52

СОДЕРЖАНИЕ

1. 2.

3.

Предисловие……………………………………………………………… 3 Основные положения анализа литой детали и выбора способа литья ……………………………………………………………… 3 Разработка элементов литейной формы и отливки по чертежу детали……………………………………………………………... 7 Назначение отверстий, получаемых литьем…………………….. 8 2.1. 2.1.1. Минимальные диаметры литых отверстий при литье в песчаные и оболочковые формы………………………………. 9 2.1.2. Минимальные диаметры литых отверстий при литье в кокиль, под давлением и по выплавляемым моделям………. 11 2.2. Технологические уклоны……………………………………….. 13 2.2.1. Формовочные уклоны на отливках…………………………….. 13 2.2.2. Литейные уклоны и конусность ……………………………….. 18 2.2.3. Конструктивные уклоны……………………………………….. 21 2.3. Назначение литейной усадки ………………………………….. 21 2.4. Нормы точности модельных комплектов……………………… 23 2.5. Стержневые знаки………………………………………………. 25 2.5.1. Горизонтальные стержневые знаки при литье в песчаные и оболочковые формы, и по выплавляемым моделям……………………………………………………………25 2.5.2. Вертикальные стержневые знаки при литье в песчаные и оболочковые формы, и по выплавляемым моделям……………30 2.5.3. Уклоны и технологические зазоры стержневых знаков при литье в песчаные и оболочковые формы, и по выплавляемым моделям…………………………………………. 33 2.5.4. Оформление стержневых знаков песчаных стержней при литье в кокиль……………………………………. 36 2.5.5. Оформление стержневых знаков металлических подвижных стержней при литье в кокиль……………………….37 Правила графического выполнения элементов литейных форм……………………………………………………………. 38 Обозначение разъемов модели, формы и положения 3.1. отливки при заливке……………………………………………….39 Изображение припусков…………………………………………..40 3.2.

53

3.2.1. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7.

4.

Обозначение уклонов…………………………………………….41 Изображение и обозначение стержней………………………….43 Изображение и обозначение частей модели…………………….45 Изображение и обозначение литниково-питающей системы….46 Изображение и обозначение холодильников……………………49 Изображение усадочных ребер, стяжек и технологических приливов…………………………………………………...49 Правила графического изображения отливок……………………………50 Список литературы………………………………………………………...52

54