Лабораторная работа №.3-4

ВЫБОР И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ.

Цель занятия. Научиться анализировать факторы определения мето­да получения заготовок для предложенной детали и выполнить работы по конструированию (расчёты и эскиз) исходной заготовки.

При разработке технологического процесса возникает необходи­мость выбрать наиболее рациональный способ получения литой заготов­ки и сконструировать заготовку. Правильное решение определит качест­во детали и технико-экономические показатели технологического про­цесса. Важным вопросом при конструировании заготовки является опре­деление её размеров с допусками и технологических требований.

Порядок выполнения работы

1. Выбрать наиболее рациональный способ получения заготовки для конкретной детали, дать его обоснование и краткую характеристику.

При определении метода производства литой заготовки следует вы­брать наиболее технологичный для конкретной детали способ литья.

Выбор метода производства заготовки может быть обусловлен анализом следующих технологических факторов:

-технологические свойства материала заготовки: жидкотекучесть, пластичность, деформируемость, свариваемость, обрабатываемость сплава;

-структурные изменения материала в процессе обработки (величина зерна, наличие возможных дефектов, волокнистость, поверхностный отбел и т.д.);

-масса, габариты и конфигурация детали, определяющие стоимость формы или штампа;

-размерная точность;

-качество поверхности (шероховатость, поверхностный наклёп, ос­таточные напряжения, величина возможного дефектного слоя);

-величина программного задания;

-возможности заготовительного производства.

Так, низкая жидкотекучесть, повышенная склонность к усадке, ликва­ции, повышенному поглощению газов не всегда позволяют применять для получения качественной отливки такие способы литья, как литьё в кокиль, литье под давлением,

центробежное литье ввиду низкой податливости ме­таллических форм. Появление таких пороков, как литейные напряжения, трещины, коробления, ликвация и пористость делают целесообразным применение способов отливки в оболочковые,

песчано-глинистые фор­мы, по выплавляемым моделям. Основные свойства некоторых литей­ных сплавов приведены в табл. 7.

Литейные сплавы	Плот ность γ, г/см3	Литейная усадка, Е, %	Температура, 0С		Прочность, МПа		т, МПа	ГОСТ
			плавления, Тпл	заливки в форму, Тзал	при растяжении, в	при изгибе, изг
Чугун: серый белый ковкий высокопрочный	6,8 - 7,4 7,4 - 7,7 7,2 - 7,4 7,1 – 7,2	0,9 – 1,3 1,5 – 2,0 1,4 – 1,7 1,5 – 1,8	1150 – 1260 1150 – 1260 1150 – 1350 1150 - 1260	1260 – 1400 1240 – 1300 1380 – 1450 1280 - 1400	98 – 444 98 – 196 294 – 784 392 - 588	274 – 637 294 – 490 588 – 980 784 - 1372	143 – 289 300 – 700 100 – 320 140 - 369	1412-85 - 26358-84 7293-85
Литая углеродистая сталь	7,6 - 7,8	2	1420 – 1520	1500 – 1600	392 – 588	-	149 – 169	977 - 88
Бронза	8,8 - 9,4	1,5 – 1,9	1000 – 1050	1100 – 1150	392 – 490	-	100	493 - 79
Латунь	8,3 - 8,6	1,5	900 – 1150	1000 – 1100	274 – 294	-	80	17711-80
Алюминиевые	2,55 - 2,86	0,8 – 1,4	610 – 650	700 – 780	108 – 245	-	40 – 100	1583-89
Магниевые	1,8 - 1,83	1,0 – 1,5	600 - 650	680 - 780	88 - 215	-	30 - 65	2856-79

Наряду со сложностью формы, габаритами, массой, наличием от­верстий, необходимой точностью размеров и шероховатости поверхностей отливки они определяют и способ литья, и способ формовки при литье в песчано-глинистые формы, а следовательно, и точность получаемых заготовок.

Точность отливки в целом характеризуется классом размерной точности отливки, классом точности массы отливки и при необходимо­сти степенью коробления степенью точности поверхности, допуском смещения, которые выбираем в соответствии с табл. 8, 9, 10. Нормы точности отливки указываются в технических требованиях чертежа отливки: ненормируемые показатели точности отливок заменяют нулями, а при выполнении отливки в одной полуформе, обозначение смещения опускается.

Таблица 8

Технологический процесс литья	Наибольший габаритный размер отливки, мм	Тип сплава
		Цветные и легкие	Нетермообр. черные и цветные тугоплавкие	Термообраб. стали
1	2	3	4	5
Литье под давлением в металлические формы	До 100 Св.100 до 250 Св.250 до 630	3Т – 6 2 – 6 3 – 7Т 3 - 7 4 – 7 4 - 8	3 – 7Т 3 - 7 4 – 7 4 – 8 5Т – 8 5 – 9	5Т – 8 5 – 9 5 – 9Т 6 - 10 6 – 9 7 - 11
Литье по выплавляемым моделям	До 100 Св.100 до 250 Св.250 до 630	4 – 8 3 – 8 5Т – 9Т 4 - 9 5 – 9 5 - 10	5Т – 9Т 4 - 9 5 – 9 5 – 10 6 – 10 6 - 11	6 – 10 6 – 11 7Т – 11Т 7 - 12 7 – 11 8 – 13
Литье в кокиль без песчаных стержней	До 101 Св.100 до 250 Св.250 до 630	5Т – 9Т 4 - 9 5 – 9 5 – 10 6 – 10 6 - 11	5 – 9 5 – 10 6 – 10 6 – 11 7Т – 11Т 7 - 12	7Т – 11Т 7 - 12 7 – 11 8 – 13 8 – 12 9 – 14
Литье в песчано-глинистые сырые формы из смесей с влажностью от 2,8 до 3,5%, со средним уровнем уплотнения до твердости не выше 80 единиц	До 100 Св.100 до 250 Св.250 до 630 Св.630 до 1600 Св.1600 до 4000	6 – 11Т 8 - 15 7Т – 11 9 – 16 7 – 12 10 – 17 8 – 13Т 11 - 18 9Т – 13 12 – 19	7Т – 11 9 – 16 7 – 12 10 – 17 8 – 13Т 11 - 18 9Т – 13 12 – 19 9 – 13 13 – 19	8 – 13Т 11 - 18 9Т – 13 12 – 19 9 – 13 13 – 19 10 – 14 14 – 20 11Т – 14 15 – 20

Примечание. В числителе указаны классы размерной точности, в знаменателе степени точности поверхности.

Таблица №9

Шероховатость поверхности	Значения шероховатости для степеней точности поверхности
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
Среднеарифметическое отклонение профиля мкм, не более	2	2,5	3,2	4	5	6,3	8	10	12,5	16	20	25	32	40	50	63	80	100	-	-	-
Высота неровностей профиля h, мкм, не более	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	500	630	800

Таблица №10

Технологический процесс литья	Номинальная масса отливок, кг	Тип сплава
		Цветные и легкие	Нетермообр. черные и цветные тугоплавкие	Термообраб. стали
		Класс точности массы отливки
Литье под давлением в металлические формы	До 1,0 Св.1 до 10 Св.10 до 100	1 – 7 2 – 8 3Т – 9Т	2 – 8 3Т – 9Т 3 - 9	3 – 9 4 – 10 5Т – 11Т
Литье по выплавляемым моделям	До 1,0 Св.1 до 10 Св.10 до 100	3Т – 9 3 – 10 4 – 11Т	3 – 10 3Т – 9 5Т – 11	5Т – 11 5 – 12 6 – 13Т
Литье в кокиль без песчаных стержней	До 1,0 Св.1 до 10 Св.10 до 100	3 – 10 4 – 11Т 5Т – 11	4 – 11Т 5Т – 11 5 – 12	5 – 12 6 – 13Т 7Т – 13
Литье в песчано-глинистые сырые формы из смесей с влажностью от 2,8 до 3,5%, со средним уровнем уплотнения до твердости не выше 80 единиц	До 1,0 Св.1 до 10 Св.10 до 100 Св.100 до 1000	4 – 11 5Т – 12 5 – 13Т 6 - 13	5Т – 12 5 – 13Т 7Т – 14 7Т – 14	6 – 13 7Т – 14 7 – 16 8 - 15

Определить коэффициент точности заготовки по массе, ко­торый характеризует степень приближения формы и размеров заготовки к готовой детали

Ктм = Мд/Мзаг

где М_д - масса детали; М_заг - масса заготовки, определяемая сумми­рованием массы детали и массы металла, удаляемого при механической обработке.

Коэффициент точности по массе в среднем составляет: при массо­вом производстве - 0,85 - 0,9, при серийном производстве - 0,7 - 0,8, при единичном производстве - 0,5 - 0,6.

2. Определить размеры исходной заготовки с допусками. Допус­каемые отклоения размеров исходной заготовки установить в соответ­ствии с ГОСТ 26645-85 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски раз­меров, массы и пропуски на механическую обработку».

Взаимосвязь между номинальным размером до необрабатываемой поверхности детали, номинальным и предельным размерами и допуском отливки должна соответствовать рис. 1.

Рис. 1. Lg – номинальный размер детали; Lo – номинальный размер отливки; То – допуск отливки; Loa, Loв - наименьший и наибольший размер отливки

Соотношение между номинальным размером до обрабатываемой поверхности детали, номинальными размерами отливки, припуском на механическую обработку должно соответствовать при обработке каждой поверхности отливки от своей базы рис. 2, при обработке отливок типа тел вращения или про­тивоположных поверхностей сим­метричных отливок от общей базы - рис. 3.

Для размеров элементов отлив­ки рекомендуется следующее рас­положения полей допусков: несим­метричное одностороннее "в тело" для элементов отливки, располо­женных в одной части формы и не подвергаемых механической обработ­ке; для охватывающих элементов (отверстие) поле допуска располагают "в плюс", а для охватываемых (вал) - "в минус"; симметричное - для размеров всех остальных элементов отливок, не подвергаемых и подвер­гаемых механической обработке.

Допускается устанавливать симметричные и несимметричные предельные отклонения размеров отливок. Допуски размеров эле­ментов отливки, образованных двумя полуформами и перпенди­кулярных к плоскости разъёма, ус­танавливаются соответствующими классу точности отливки. Допуски элементов, образованных одной частью формы или одним стержнем, устанавливаются на 1 - класса точнее.

Допуски для каждого линейного размера отливки назначаются в за­висимости от класса размерной точности и номинального размера со­гласно прил. 1, при этом не учитываются допуски формы и расположе­ния поверхностей отливок.

Рис. 2

Рис. 3

В случае нормирования точности формы и расположения поверхно­стей отливок допуски формы и расположения поверхностей (отклонения от прямолинейности, плоскости, параллельности, перпендикулярности, заданного профиля) назначаются в зависимости от степени коробления элементов отливок в соответствии с прил. 2. Степень коробления эле­ментов отливок определяются согласно табл. 11. Общий допуск эле­ментов отливок учитывает совместное влияние допуска размера от обра­батываемой поверхности до базы обработки и допусков формы и распо­ложения поверхности отливки.

Таблица №11

Отношение наименьшего размера элемента отливки к наибольшему (толщины или высоты) к длине элемента отливки	Степень коробления элементов отливки
	Металлические формы		Разовые формы
	Нетермооб- рабатывае-мые отливки	Термообра-ботанные после правки	Нетермооб- рабатывае-мые отливки	Термообра-ботанные после правки
Св. 0,200 Св. 0,100 до 0,200 Св. 0,050 до 0,100 Св. 0,025 до 0,050 До 0,025	1 – 4 2 – 5 3 – 6 4 – 7 5 – 8	2 – 5 3 – 6 4 – 7 5 – 8 6 – 9	3 – 6 4 – 7 5 – 8 6 – 9 7 – 10	5 5 – 8 6 – 9 7 – 10 8 – 11

Общий припуск на обработку (на сторону) назначается по полным значениям общих допусков дифференциально на каждую обрабатывае­мую поверхность отливки с учётом ряда припуска отливки при среднем уровне точности обработки согласно прил. 3.

Исключением являются поверхности вращения и противоположные поверхности, используемые в качестве баз при их обработке. Для них общие припуски назначаются по половинным значениям общих допус­ков на соответствующие диаметры или расстояния между поверхностя­ми отливки.

При ненормированных требованиях к точности формы и располо­жения обрабатываемых поверхностей общие припуски устанавливаются по допускам размеров отливки от обрабатываемой поверхности до базы обработки.

Ряды припусков на обработку устанавливаются согласно табл. 12

Таблица №12

Степень точности поверхности	1-2	3-4	5-6	7-8	9-10	11-12	13-14	15	16	17	18	19	20	21	22
Ряды припусков	1-2	1-3	1-4	2-5	3-6	4-7	5-8	6-9	7-10	8-11	9-12	10-13	11-17	12-15	13-16

Если шероховатость и точность отливки, обусловленные допусками, удовлетворяют требованиям, предъявляемые к готовым деталям, то припусков не назначают. .

3.Нанести припуски на чертёж детали.

1. Допускается чертёж отливки выполнять на копии чертежа дета­ли согласно ГОСТ 3.1125-88. Внутренний контур обрабатываемых по­верхностей, а также отверстий, впадин и выточек, не выполняемых в ли­тье, вычерчивается сплошной прямой линией.

2. Величину припуска на механическую обработку указать цифрой перед знаком шероховатости поверхности детали или величиной уклона и линейными размерами.

Допускается при несложных отливках, припуски на механическую обработку не изображать, а указывать только величину припуска циф­рой.

3. Следует помнить, что при конструировании литейной оснастки (моделей, стержней, металлических форм) при определении их размеров учитывают также величину литейной усадки материала заготовки путём умножения размеров отливки, принятых по чертежу детали, на величину литейной усадки Е_л (табл. 7).

где l_мод - размер модели, металлической формы по чертежу;

l_ОТЛ - размер отливки по чертежу.

При изготовлении моделей, стержневых ящиков и металлических форм иногда пользуются усадочным метром, деления которого больше обычного на величину усадки.

Принятая величина усадки должна быть указана на чертеже отлив­ки.

4. При необходимости предусмотреть в конструкции заготовки технологические напуски – местные увеличения какой – либо части отливки для улучшения ей технологичности.

Напуск – дополнительный, сверх припуска, слой металла, назначаемый в целях упрощения сложных поверхностей детали, унификации размеров одной и той же поверхности, а также для поверхностей, которые целесообразно получить механической обработкой без формирования их литья (мелкие отверстия, впадины, кромки, выемки, пазы, поднутрения).

Такие напуски перечёркиваются сплошными тонкими линиями или густой встречной штриховкой красным карандашом (рис.6).

К напускам следует относить и удаляемые механической обработ­кой приливы, галтели, рёбра жёсткости и усадочные рёбра, литейные ук­лоны и т.д. Их изображают в масштабе чертежа сплошными тонкими линиями с указанием размеров и назначения.

Технологический припуск (напуск) назначается на обрабатываемые механической обработкой верхние поверхности заготовки для удаления дефектного слоя, отмеченного шлаковыми и газовыми включениями, ко­торые при заливке металла всплывают на верхнюю горизонтальную по­верхности отливки.

Технологический припуск обозначают буквой Т с указанием его величины и знак (+ или -) на продолжении размерной линии или после линии выноски.

5. Назначить величину формовочных уклонов в соответствии с ГОСТ 3212-92 и нанести на рабочий чертёж заготовки в случае, если принимаемые величины вызывают утолщение стенок отливки сверх до­пускаемых.

Формовочные уклоны назначаются на перпендикулярные к разъёму поверхности (наружные и внутренние) для обеспечения лёгкого извле­чения моделей из форм или стержня ящика, а также извлечения отливки из металлической формы.

Величины формовочных уклонов для литья в песчано-глинистые формы приведены в табл. 13 - для наружных поверхностей.

Таблица №13

Высота, h	Формовочный уклон β комплекта
	металлического, пластмассового		Деревянного
		мм		мм
До 10	20 20'	0,40	20 55'	0,50
Св. 10 до 16	10 35'	0,45	10 55'	0,55
Св. 16 до 25	10 10'	0,50	10 30'	0,65
Св. 25 до 40	50'	0,60	10 05'	0,75
Св. 40 до 63	35'	0,65	45'	0,85
Св. 63 до 100	25'	0,75	35'	1,00
Св. 100 до 160	20'	0,95	25'	1,20
Св. 160 до 250		1,45	25'	1,85
Св. 250 до 400		2,30	20'	2,30
Св. 400 до 630		3,65		3,65
Св. 630 до 1000		5,80		5,80
Св. 1000 до 1600		9,30		9,30
Св. 1600 до 2500		14,50		14,50

Примечание: формовочные уклоны в зависимости от требований, предъявляемых к поверхности отливки, следует выполнять:

а) на обрабатываемых поверхностях отливки сверх припуска на механическую обработку за счёт увеличения размеров отливки (черт. 4а). Допускается выполне­ние уклонов за счёт уменьшения припуска, но не более 30% его значения;

б) на необрабатываемых поверхностях отливки, не сопрягаемых по контуру с другими деталями, за счёт увеличения и уменьшения размеров отливки (черт. 46);

в) на необрабатываемых поверхностях отливки, сопрягаемых по контуру с дру­гими деталями, за счёт уменьшения (черт. 4в) или увеличения (черт. 4г) размеров отливки в зависимости от поверхностей сопряжения.

в г

Рис. 4