4 Проектирование пресс-формы

Пресс-форму проектируют на основании чертежа отливки, если проектируют многогнездную пресс-форму, то следует учитывать максимальное размещение моделей в одном звене (блоке моделей). Конструкция блока моделей должна обеспечить его прочность, надежное питание отливок, удобство отделения последних от стояка. На конструкцию блока моделей оказывает влияние способ прокаливания будущих оболочек: прокаливание незаформованного блока требует более разреженного расположения моделей для равномерного прогрева всех элементов блока. В противном случае из-за температурного перепада на оболочках появятся трещины.

Исполнительные размеры полости пресс-формы рассчитывают по следующим формулам:

• для наружных (охватываемых) размеров отливки

- для внутренних (охватывающих) размеров отливки

где D_H - номинальный размер формообразующей полости пресс-формы, мм;

D_O – номинальный размер отливки, мм;

_о – допуск на размер отливки, мм;

У_общ – суммарная линейная усадка, %; Для сплава 13ФХА принимаем равной 2%.

Расчет номинальных размеров формообразующей полости пресс-формы приведён в таблице 1.

Шероховатость формообразующих поверхностей пресс-формы должна быть R_а = 0,63…0,32 мкм [1]. Для отливок поля допусков назначают в соответствии с ГОСТ 26645-85.

Таблица 1 – Расчет номинальных размеров формообразующей полости пресс-формы

Номинальный размер отливки DO, мм	Допуск на размер отливки о, мм	Номинальный размер формообразующей полости пресс-формы DH, мм
26 60 15 10 9 22 5	0,44 0,5 0,44 0,36 0,32 0,44 0,3	26,3 60,95 15,08 10,02 9,02 22,22 5,25

Рисунок 2 - Эскиз пресс-формы

5 Проектирование литниково-питающей системы

Конкретная литая деталь представляет собой оригинальную конст­рукцию, что приводит к необходимости создания самостоятельной ЛПС для каждой отливки. Вместе с тем литые детали имеют много общего в размерах стенок, узлов, их сочетаний, благодаря чему открываются воз­можности для типизации конструкций ЛПС.

При выборе конструкции ЛПС стремятся соблюдать следующее:

• обеспечивать принцип направленного затвердевания, т.е. последовательного затвердевания от наиболее тонких частей отливки через её массивные узлы к прибыли, которая должна затвердевать последней;

• наиболее протяженные стенки и тонкие кромки ориентировать в форме вертикально, т.е. наиболее благоприятно для их спокойного и надежного заполнения;

• применять модельные блоки с металлическими каркасами.

ЛПС при литье по выплавляемым моделям строят из известных традиционных элементов: литниковых воронок и стояков, зумпфов, литниковых ходов, прибылей и коллекторов.

ЛПС I типа применяют при изготовлении отливок массой до 1,5 кг. В этом случае стояк служит центральным элементом при сборке моделей и коллективной прибылью для питания отливок. Сборку такого блока моде­лей осуществляю с помощью пайки. Расплав подводится в массивные уз­лы отливок.

ЛПС II типа применяют для сложных тонкостенных отливок ответ­ственного назначения средней и большой массы. Литниковая система представляет собой стояк в сочетании с местными (рассредоточенными) прибылями.

ЛПС III типа применяют при изготовлении отливок, имеющих тон­костенные лопасти и массивную центральную часть, питаемую прибылью. Заливка металла ведется через эту прибыль.

Расчеты размеров элементов ЛПС для отливок, изготовляемых в оболочковых формах по выплавляемым моделям, основана на соблюдении принципа последовательного затвердевания.

Для отливки «Вешалка» выбираем ЛПС I (рисунок 2).

Для ЛПС I типа наибольшее применение получил метод расчета по модулям охлаждения массивного узла отливки и её массы.

Модуль охлаждения сечения питателя (отношение площади сечения питателя к его периметру) определяют по формуле:

;

где Z- модуль охлаждения массивного узла отливки;

G - масса отливки, г;

l_п - длина питателя, мм;

- модуль охлаждения сечения стояка (отношение площади се­чения стояка к его периметру)

или

.

По заданной массе отливки необходимо определить Z и выбрать зна­чение l_п из условия сборки блоков моделей и отрезки отливок. В среднем при G < 0,5 кг длина питателя l_п = 4...10 мм. Затем по таблице 1 [1], пользуясь известными G, Z, l_п находят диаметр стояка D_cm и размер питателя.

В разностенных отливках с массивными частями модуль охлаждения Z можно рассчитывать только по размерам массивной части, примыкаю­щей к питателю.

Качественные отливки можно получить только при условии , т. к. в этом случае обеспечивается последовательное затвердевание от наиболее тонких частей отливки через её массивные узлы к прибыли (для ЛПС I типа - это стояк), которая затвердевает последней, т.е. принцип направленного затвердевания выполняется. При этом расстояние от верхнего уровня литниковой воронки до верхнего уровня от­ливки должно быть не менее 60 мм. Необходимо учитывать, что нерацио­нально применять стояки, имеющие диаметры меньше 20 мм и больше 65 мм. В первом случае создаются трудности на технологической опера­ции отрезки отливок из-за недостаточной прочности таких стояков. При использовании стояков диаметром более 65 мм получаются громоздкие и тяжелые блоки моделей, что усложняет работу на всех операциях техноло­гического процесса. Поэтому, если в результате расчета получают стояк, диаметр которого больше 65 мм, рационально устанавливать прибыли.

Принимаем длину питателя 8 мм и определяем Z (R – радиус термического узла):

мм.

Для G = 40 г; Z = 2,5 мм; l_п = 8 мм по таблице 1 [1] находим D_ст = 30 мм, = 3,75 мм.

мм.

Выбираем сечение питателя в виде прямоугольника со сторонами 6 и 10 мм и нормализованный стояк D_ст = 30 мм, Н_ст = 240 мм, = 5,7 мм.

Сравнивая модули охлаждения стояка, питателя и массивного узла отливки 5,7 > 3,75 > 2,5 убеждаемся, что питание отливки и принцип направленного затвердевания от отливки к литниковому стояку соблюдается, а следовательно спроектированная ЛПС гарантирует качество отливки.

А – А

Рисунок 2 – Литниково-питающая система ЛПС 1 для отливки «Штуцер»