Оценка технологичности конструкции конкретной детали

Рис. 4.1.

1. Заданная деталь имеет небольшие размеры и сравнительно простое устройство. Это позволяет выполнить ее цельнолитой. Однако обращает на себя внимание сопряжение фланца, имеющего сравнительно толстые стенки — 60 мм, и цилиндра со стенками толщиной 25 мм. Такая разница в толщине сопрягаемых стенок (отношение толщин больше 2) для стальных отливок нежелательна. Части отливки при таком сопряжении будут затвердевать неравномерно, что приведет к возникновению напряжений и, в свою очередь, может вызвать искажение формы отливки (коробление) и появление трещин. Возникновению напряжений будет способствовать также затрудненная усадка (механическое торможение стержня, мешающее усадки сплава затвердевающей отливки).

В данной работе рассматривается процесс изготовления заданной детали цельнолитой.

2. Внешнее очертание детали сравнительно простое и не требует изменений.

3. Замкнутые внутренние полости отсутствуют. Имеющиеся полости выполняются при помощи стержня, имеют достаточные выходы для знаковых частей и стержень, надежно фиксируются в форме. Отверстий нет.

4. Деталь имеет стенки неравномерной толщины. Минимальная толщина 25 мм. Эта толщина вполне обеспечивает благополучное заполнение формы жидким металлом. Необходимо учесть, что в отливке толщина этой стенки будет большей на величину припуска на механическую обработку. Максимальная толщина стенки (фланца) 60 мм. В отливке толщина будет еще больше за счет припуска на механическую обработку. Этот размер после согласования с конструктором может быть уменьшен.

5. У заданной детали имеет место сопряжение трех стенок. Тонкая стенка (25 мм) сопрягается с толстыми стенками (60 мм), как показано на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Сопряжение толстой и тонкой стенок

 

Это сопряжение изменяем, для чего определяем величины с и h.

Согласно рисунку а = 60 мм, b = 25 мм, а/b > 2. Тогда с = 3√a-b =3√60-25≈ 18 мм.  Принимаем h = 5с = 5∙18 = 90 мм. Радиус закругления при этом r=1/4[(60 + 43)/2] =12,8

Радиус закругления при этом выбираем по нормальному ряду радиусов r = 10 мм. После внесенного изменения сопряжение будет иметь вид, показанный на рис. 4.3.

В результате анализа технологичности конструкции могут быть приняты некоторые изменения отдельных частей в чертеже детали.

Рис. 4.3. Правильное сопряжение толстой и тонкой стенок

 

На чертеж детали должны быть нанесены следующие указания литейной технологии:

- положение отливки в форме,

- разъемы формы и модели;

- конфигурация стержней;

- Литейные и механические базы

- Определены номинальные размеры

- Определение вида размера конкретного номинального размера

- припуски на механическую обработку;

- литейные уклоны;

- направление каналов для вывода газов;

- разъемы стержневых ящиков

- направление набивки стержневых ящиков;

- элементы литниковой системы

- прибыли.

Элементы литейной формы и отливки следует выполнять в со­ответствии с ГОСТ 3.1125-88 [10] и с пунктами табл. 1.5.

На чертеже указывают технические требования:

1.Отливка 3-й группы ГОСТ 977-85.

2.Точность отливки 13т-8-17-13 ГОСТ Р 53464-2009.

3. H14, h14, ±IT14/2

Назначение баз

 

Размеры на чертеже детали и отливки проставляют с учетом измерительной базы (базы разметки) и базы первоначальной обработки поверхности.

Измерительной базой (литейной) называют необрабатываемую поверхность (или ее ось), относительно которой производят первоначальную обработку. Размеры отливки и детали до необрабатываемых поверхностей проставляют от измерительной базы.

За базу первоначальной обработки (База механической обработки) принимают поверхность, обрабатываемую в первую очередь. Все размеры детали, обеспечиваемые механическим способом, проставляют от базы первоначальной обработки. В различных направлениях системы координат выбирают свои базы.

Для проведения расчетов нужен чертеж детали, на котором должны быть проставлены базы: литейные и механические (обычно, баз на чертеже нет).

Для данной детали базы по вертикальной оси назначаются следующие поверхности: М – база механической обработки (база первоначальной или первичной обработки) от нее проставлены размеры до обрабатываемых поверхностей. За базы механической обработки принимаются поверхности, от которых проставлено большое количество размеров, которые протяженные и от которых удобно обрабатывать остальные поверхности.

Л – за литейную базу принимается необрабатываемая поверхность нижняя поверхность верхней части отливки. За литейные базы можно назначить следующие поверхности обозначенные буквами а₁, а₂ и а₃. Принимаем поверхность обозначенную буквой а₂, от которой проставляются размеры до необрабатываемых поверхностей.

Вторая литейная база назначается по горизонтали, причем для двух осей можно назначить одну базу в виду симметричности детали относительно вертикальной оси. Из необрабатываемых поверхностей в₁, в_2, в_3, в_4. За базу в данном направлении целесообразнее принять в₄ - вертикальную ось, при этом совместятся базы литейная и механической обработки.

Рис. 4.4. Выбор баз: литейных и механической обработки

 

4.3. Определение номинальных размеров

 

Номинальными размерами по вертикали до обрабатываемых поверхностей являются следующие размеры: 600, 30, которые проставляются от базы механической обработки, и размер 250 мм, который является связующим размером между базами литейной и механической обработки.

Номинальными размерами по горизонтали до обрабатываемых поверхностей являются следующие размеры: 320, 125, 80, 130 и 270 мм.

Номинальными размерами 600, 30, 250. 320, 125, 80, 130 и 270 мм.

Рис. 4.5. Обозначение баз на чертеже детали.

Таблица 4.1.

Назначение номинальных размеров

Последовательность назначения	Поверхности
	A	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З
Класс размерной точности отливки	13т	13т	13т	13т	13т	13т	13т	13т
Номинальный размер от базы до обрабатываемой поверхности, мм	600	30	250	Ǿ370	Ǿ125	Ǿ80	Ǿ130	270

Определение класса размерной точности для конкретных поверхностей отливки проводится путем уточнения класса размерной точности отливки, установленного выше для всей отливки с учетом вида размера.

Определение вида размера

 

Вид размеров отливки — совокупность размеров отливок характеризующихся подобными конструктивными и технологическими условиями формирования их точности.

Размеры вида 1 - размеры элементов отливок, образованных одной частью литейной формы или одним стержнем.

Размеры вида 2 - размеры элементов отливок, образованных двумя полуформами или полуформой и стержнем (а том числе размеры, выходящие на плоскость разъема отливки или пересекающие ее).

Размеры вида 3 - размеры элементов отливок, образованных тремя и более частям литейной формы, несколькими стержнями или подвижными элементами формы, а также толщины стенок, образованных двумя и более частями формы или формой и стержнем.

Пример для определения вида размера

У всех отливок, изготавливаемых различными способами литья, имеются размеры, пересекающие плоскость разъема модели и формы и выходящие на плоскость разъема (размеры D₁, D₂, L₁, L₂, b₃, b₄) (рис 4.6. а, б, в). При литье по выплавляемым неразъемным моделям влияние разъема также всегда имеет место, поскольку модель изготавливается в разъемной форме.

Именно, точность размеров, пересекающих и выходящих на плоскость разъема, отражается в общей надписи на чертежах в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009.

Этому виду размеров присвоено обозначение ВР2 (В-вид, Р-размер).

Точность размеров, образованных одной полуформой или стержнем (обозначение ВР1), на один-два класса (по ГОСТ Р 53464-2009) точнее размеров ВР2 (на рис. 4.6.а,б размеры ВР1 d₁, d_2, H_1, L₃)

Точность размеров, образованных тремя и более частями формы, несколькими стержнями или подвижными элементами формы, а также толщин стенок (обозначение ВРЗ: на рис. 4.6 а,б,в размеры -h₁, h₂, h₃, h₄, h₅, b₁, b₂) на один-два класса грубее размеров ВР2.

Рис. 4.6. Схемы формовки отливок: а, б - отливка со стержнем; в - отливка с болваном

 

Для определения допусков размеров элементов отливки следует учитывать вид размера, т.е. если размер образовывается двумя полуформами или полуформой и стержнем, т.е. соответствует виду размера ВР2, необходимо устанавливать классы размерной точности отливки соответствующие всей отливки и определенные выше.

Для номинальных размеров отливки, которые образуются одной частью литейной формы или одним стержнем (вид размера ВР1) классы размерной точности устанавливают на 1, 2 класса точнее.

Для номинальных размеров отливки, образованных тремя и более частями литейной формы, несколькими стержнями или подвижными элементами формы, а также допуски толщины стенок, образованных двумя и более частями формы или формой и стержнем (вид размера ВР3), классы размерной точности устанавливают на 1, 2 класса грубее.

Допуски элементов отливки, образованных двумя полуформами или полуформой и стержнем, соответствуют заданному классу точности. Если элементы расположены в одной части формы, то допуски назначают на 1—2 класса точнее, а для элементов, образованных тремя и более частями формы, — на 1 -2 класса грубее.

Таблица 4.2.

Назначение вида размеров и уточнение классов размерной точности

Последовательность назначения	Поверхности
	A	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З
Класс размерной точности отливки	13т
Номинальный, мм	600	30	250	Ǿ370	Ǿ125	Ǿ80	Ǿ130	270
Вид размера ВР	3	2	2	1	1	1	1	2
Класс точности конкретного размера отливки, КР	14	13т	13т	12	12	12	12	13т

 

4.5. Расчет размеров отливки, модели, стержневых ящиков.

 

Для назначения припусков на механическую обработку на всю отливку, согласно ГОСТ Р 53464—2009, установлен 13Т-й класс точности размеров (табл. 3.2). Классы точности определены, исходя из способа получения стальных отливок в разовых песчаных формах в условиях мелкосерийного производства. Если к детали не предъявляют особых требований к ограничению коробления отливки и степени точности поверхности, то степень коробления и степень точности поверхности можно не нормировать.

 

4.5.1. Определение допусков линейных размеров

 

Определение допусков линейных размеров (строка №5 таблица 4.10)

По уточненному по виду размера классу размерной точности и номинальному размеру можно найти допуски (предельные отклонения) размеров отливки (табл. 4.3).

Таблица 4.3

Допуски размерной точности отливок

Номиналь­ный размер детали, мм	Допуски размеров отливок D, мм, (не более) для класса размерной точности
	6	7т	7	8	9	10	11т	11	12	13т	13	14
До 4	0,32	0,4	0,5	0,64	1	1,2	1,6	2	-	-	-	-
4-6	0,36	0,44	0,6	0,7	1,1	1,4	1,8	2,2	2,8	-	-	-
6-10	0,4	0,5	0,6	0,8	1,2	1,6	2	2,4	3,2	4	5	-
10-16	0,44	0,56	0,7	0,9	1,4	1,8	2,2	2,8	3,6	4,4	5,6	7
16-25	0,5	0,64	0,8	1	1,6	2	2,4	3,3	4	5	6,4	8
26-40	0,56	0,7	0,9	1,1	1,8	2,2	2,8	3,6	4,4	5,6	7	9
41-63	0,64	0,8	1	1,2	2	2,4	3,2	4	5	6,4	8	10
64-100	0,7	0,9	1,1	1,4	2,2	2,8	3,6	4,4	5,6	7	9	11
101-160	0,8	1	1,2	1,6	2,4	3,2	4	5	6,4	8	10	12
161-250	0,9	1,1	1,4	1,8	2,8	3,6	4,4	5,6	7	9	11	14
251-400	1	1,2	1,6	2	3,2	4	5	6,4	8	10	12	16
401-630	1,1	1,4	1,8	2,2	3,6	4,4	5,6	7	9	11	14	18
631-1000	1,2	1,6	2	2,4	4	5	6,4	8	10	12	16	20
1001-1600	1,4	1. 8	2,2	2,8	4,4	5,6	7	9	11	14	18	22
1601-2500	-	2	2,4	3,2	5	6,4	8	10	12	16	20	24
2501-4000	-	-	2,8	3,6	5,6	7	9	11	14	18	22	28

Допуск размера относится ко всем линейным размерам как изменяемым механической обработкой, так и не изменяемым. В последнем случае это будет допуск размера детали. Величина допуска зависит от класса точности размеров (1-16) и номинального размера детали. В табл. 4.3 в отличие от стандарта не включены классы точности 1-5,15,16 и размеры более 4000 мм.

Предельные отклонения размеров (допуски) отливки устанавливают симметричными и несимметричными, при этом предпочтительно следующее расположение полей допусков:

несимметричное одностороннее, "в тело" — для размеров элементов отливки (кроме толщины стенок), расположенных в одной части формы и не подвергаемых механической обработке, при этом для охватывающих элементов (отверстие) поле допуска располагается "в плюс" (+∆), а для охватываемых (вал) — "в минус" (-∆);

симметричное (+∆/2) — для размеров всех остальных элементов отливки как подвергаемых, так и не подвергаемых механической обработке.

Допуски формы и расположения поверхности и допуски неровности поверхности (строка №6 таблица 4.10)

ГОСТ Р 53464-2009 устанавливает дополнительные допуски формы и расположения поверхности и допуски неровности поверхности в зависимости от степени коробления отливок, степени точности поверхностей и их взаимного расположения. При ненормируемых перечисленных показателях общий допуск элемента отливки ∆_общ следует принять на 25 % больше допуска размера, определяемого по классу размерной точности.

 

4.5.2.  Определения общего допуска элемента отливки

(строка №7 таблица 4.3)

 

Определение общего допуска элемента отливки ∆_общ производится по таблице 4.4. При этом назначение общего допуска производится по допуску размера от поверхности до базы и по величине допусков формы и расположения, в данном случае 0,25% от допуска линейных размеров.