2. Выбор вида технологического процесса

При выборе способа изготовления отливок должен быть найден оптимальный вариант. Оптимальным может быть назван технологический процесс, при котором обеспечиваются наиболее высокие технико-экономические показатели изготовления отливок, удовлетворяющих по качеству предъявляемым техническим требованиям. Во вновь проектируемых и реконструируемых литейных цехах имеется возможность применения оптимальной технологии, отвечающей уровню современной техники. Такая возможность далеко не всегда существует во многих действующих цехах. Оптимальной технологией в этом случае будет такая, которая является наиболее приемлемой и экономически обоснованной для данных конкретных условий.

При назначении технологического процесса принимают во внимание массу и габариты отливок, сложность и требования, предъявляемые к ним, масштаб производства, конкретно существующие условия и возможности литейного цеха (мощность и наличие оборудования, материалов, срочность заказа и т. п.).

В настоящее время основную массу отливок изготовляют литьем в обычные песчаные формы, характеризуемые низкой стоимостью, недефицитностью материалов и простотой организации технологического процесса, наличием прогрессивных технологических решений. С развитием литейного производства все большее значение приобретают специальные способы литья, имеющие ряд преимуществ по сравнению с литьем в песчаные формы. В табл. 31 приведена ранжировка различных способов изготовления отливок, по которой можно судить об отдельных преимуществах и недостатках наиболее широко используемых технологических процессов.

В целом выбор вида рациональной технологии изготовления заготовки является непростой задачей и ее нужно решать конструктору изделия совместно с ведущими специалистами-технологами (литейщиками, кузнецами, механиками и т. д.).

3. Анализ технологичности

Технологичность конструкции литой детали есть совокупность свойств, проявляемых при оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени при ее изготовлении, а также обеспечении технологичности изготовления из нее детали. Следовательно, при конструировании технологичной отливки необходимо учитывать большое число различных факторов. В настоящее время имеется методика оценки конструкций на технологичность и оценки уровня технологичности изделий. Технологичность конструкции оценивают по так называемым показателям технологичности, основными из которых являются: удельная металлоемкость, коэффициент использования металла, точность геометрической формы, удельная трудоемкость, обрабатываемость, коэффициент необработанной поверхности (отношение необработанной площади поверхности ко всей площади поверхности детали).

При конструировании технологичных литых деталей необходимо руководствоваться следующими соображениями.

Конструкция отливки должна удовлетворять либо одновременному, либо направленному принципу затвердевания. С точки зрения литейной технологии отливка является нетехнологичной, если не соблюдается это правило.

При одновременном затвердевании стенки отливки, приливы, ребра и т. д. должны быть максимально приближены к одинаковой толщине.

Литые детали должны иметь наиболее простую внешнюю конфигурацию, минимальное количество резких поворотов и разветвлений стенок, ребер жесткости и других элементов. Причем, чем худшей жидкотекучестью обладает сплав отливок, чем меньше толщина их стенок, тем полнее необходимо выполнять данное требование. Нечеткое его выполнение может приводить к недоливам или спаям стенок отливок. Кроме этого, такая конструкция в меньшей степени будет вызывать возникновение напряжений, а следовательно, короблений и трещин. Немаловажным также является сокращение времени, средств и энергии для изготовления оснастки таких отливок, увеличение производительности при обрубке и очистке отливок,

Конструктор обязан знать положение отливки при заливке и плоскость разъема формы отливки конструируемой детали, В этом случае в конструкцию детали будут заложены необходимые при формовке уклоны, что приведет к уменьшению массы отливки. Следовательно, при анализе технологичности конструкцию литой детали рассматривают с различных позиций. Особое внимание обращают на возможное образование дефектов усадочного происхождения (усадочных раковин, усадочной пористости), на условия возникновения внутренних напряжений и связанных с ними дефектов (остаточных напряжений, коробления, трещин), на заполняемость стенок формы (что обусловливает образование недоливов, спаев, плен и т. д.), на формирование пригара, на удобство формовки и сборки форм (положение формы при заливке, плоскости разъема, количество отъемных частей модели, количество и сложность стержней, их установка и контроль при сборке) и т. д. Анализ технологичности всегда производят применительно к определенному способу изготовления отливок, так как технологичность отливки, получаемой различными способами, различна.

Отсюда понятно, что при конструировании детали конструктор обязан определиться, в отношении, способа изготовления отсидки. Окончательная стадия. конструирования должна осуществляться в тесном контакте с технологом литейного производства. Технолог-литейщик, более тонко представляющий особенности технологического процесса получения отливки, после критического анализа конструкции литой детали дает советы конструктору по изменению чертежа с целью повышения технологичности отливки.

В условиях серийного, крупносерийного и массового производства заключительным этапом конструирования детали является запуск опытной партии отливок в производство, анализ их технологичности и технологического процесса, внесение окончательных корректив в чертеж детали. Подобного рода работа конструктора в той или иной степени должна осуществляться со всеми технологическими службами предприятия. Постоянное сотрудничество конструкторов с технологами всегда приводит к наибольшей эффективности производства и высокому качеству продукции.

Приведем несколько примеров, показывающих повышение технологичности отливок при внесении некоторых конструктивных изменений (рис. 161), где слева показана менее технологичная конструкция детали, справа — более технологичная.

К ак уже отмечалось, отливки должны иметь конструктивные уклоны (рис. 161, а), облегчающие извлечение модели из формы и стержня из стержневого ящика.

V -образные соединения всегда склонны к образованию трещин, усадочной пористости и пригара между стенками (рис. 161, б). Такие сопряжения необходимо заменять на Т-образные или близкие к ним. Недопустимы резкие переходы вследствие образования напряжений и трещин в них (рис. 161, в).

Весьма нетехнологичными является Х-образное сопряжение стенок по причине образования усадочной пористости в термическом узле. Термический узел удается несколько рассредоточить, заменив Х-образное сочленение на два Т-образных (рис. 161, г). В случае необходимости к Т-образному сопряжению легче поставить наружные холодильники.

Всевозможные бобышки, оси которых не являются перпендикулярными к плоскости разъема, мешают свободному извлечению модели из формы (рис. 161, д). Поэтому их надо устанавливать так, чтобы извлечение модели было свободным. При конструировании всегда необходимо учитывать расположение припуска на механическую обработку. В конструкции детали слева в пазу всегда будет пригар, возможны трещины (рис. 161, е). В колесных деталях (маховиках, шестернях и т. п.) спицы должны иметь «пружинную» конструкцию, уменьшающую возможность образования трещин в местах перехода к ступице и ободу (рис. 161, ж). Установка стержней в форме, удаление стержневой смеси и каркасов из отливки требует более полных отверстий корпусных деталей (рис. 161, з). Рассмотренные примеры далеко не исчерпывают разнообразия изменений в чертежах литых деталей. Поэтому с целью лучшего ознакомления с конструированием более технологичных деталей конструкторы должны обращаться к специальной литературе.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ (ОМД)