148) Опишите требования (правила) проектирования литых деталей.

Форма литых деталей должна удовлетворять их функцио­нальному назначению, эргономическим, эстетическим и техно­логическим требованиям.

Функциональное назначение обычно определяется размерами и конфигурацией детали, отвечающей ее нагружению и техническим требованиям, например жесткости. Эрго­номические требования помогают придать детали формы, удобные для эксплуатации машины. Эстетические требования диктуют придание формам литых деталей прият­ного внешнего вида. Технологические требования указывают на придание форм, наиболее благоприятных для литья и обработки.

Пока не существуют достаточно детально разработанные правила выбора формы литых деталей, пригодных для всех слу­чаев проектирования, поэтому можно отметить только некото­рые общие правила. В практике проектирования литых деталей встречаются два принципиально отличных случая: проектиро­вание плоских и корпусных (коробчатых) конструкций.

Плоские конструкции. Плоскими называют конструкции, преобладающая часть поверхности которых располагается в од­ной плоскости. Наиболее распространенная часть таких дета­лей представляет собой плиты.

Основное общее правило построения литых деталей любой конфигурации заключается в придании им формы, состоящей из элементарно простых геометрических тел. Это правило отно­сится и к проектированию плоских деталей. Литыми плоские детали без ребер жесткости практически изготовить не уда­ется: они оказываются маложесткими и подвержены коробле­нию. Поэтому плоскую литую деталь надо представлять себе как состоящую из нескольких элементарно простых геометриче­ских тел, из которых одно — главное представляет собой парал­лелепипед типа плиты.

Совмещение плоскости разъема. Иногда при проектировании литых деталей конструктор должен обеспечить совмещение плоскостей разъема опок при формовании детали.

Корпусные детали. Корпусными (коробчатыми) называют пространственные детали, форма которых образована несколь­кими поверхностями и имеет вид корпуса с внутренней плос­костью (колонны, кронштейны, коробки). В современном дере­вообрабатывающем машиностроении корпусные формы литых деталей получили наибольшее распространение как позволяю­щие легко объединить несколько деталей в одну, обладающую большей жесткостью и приятным внешним видом.

Стержневые и бесстержневые, чистые и с подрезкой от­ливки. Стержневыми называют корпусные отливки, формуемые в опоках со стержнями, т. е. со специально устанавливаемыми земляными формами в виде стержня. В практике деревообраба­тывающего машиностроения применяют и более простые, бесстержневые отливки формуемые в опоках без стержней.

Кроме того, различают «чистые» отливки, формуемые в опо­ках без отъемных деталей модели, и отливки с подрезкой, модели которых требуют отъемных частей. Для отделения чистых отливок от подрезных применяют светотеневой метод. Сущность его заключается в условном освещении отливки в на­правлении, перпендикулярном плоскости разъема, и в выявле­нии теневых мест, получаемых в связи с затенением одними ча­стями детали других.

При проектировании коробчатых конструкций Н-образной формы высота Я нижней части не должна быть больше ширины В, а высота Н₁ верхней 0,3В (рис. VIII-5, д). При проектирова­нии высоких П-образных конструкций и высоте Н, превышаю­щей двойную ширину В в верхней стенке сле­дует делать проем для укрепления «знака» стержня.

Моноблочные конструкции часто применяют для станин точных станков, предъявляющих особо высокие требования к жесткости и виброустойчивости.

Моноблочная станина односто­роннего шипорезно-рамного станка. Здесь в виде общего блока отлита нижняя часть (основание) станины, вертикальная ко­лонка для размещения суппортов и кронштейн для направляю­щих каретки. Станина отличается высокой жесткостью и виб­роустойчивостью, но отливка ее представляет известные труд­ности.

Оребрением называют придание литым конструкциям ребри­стой формы для повышения их прочности и жесткости. При проектировании ребристых конструкций надо придерживаться определенной их конфигурации, расположения ребер, толщин стенок, радиусов закруглений и т. п.

Конфигурация ребер. Ребра, работающие на сжатие, всегда находятся в лучших условиях по сравнению с ребрами, рабо­тающими на растяжение, поэтому они во всех случаях пред­почтительнее.

Расположение ребер выбирают таким, чтобы они подходили к узлам жесткости, например к местам скопления чугуна, у мест крепления. Принятое решение — не самое лучшее в отношении стабильно­сти формы стола после его обработки. Некоторая несимметрич­ность может вызвать его деформацию. В данном случае ввиду несимметричности расположения проема симметричности оребрения достичь нельзя. Поэтому во избежание коробления стол должен быть обработан за два перехода с промежуточным об­жигом в печи для снятия внутренних напряжений.

Оребрение в основе рисунка которого лежит квадрат или прямоугольник, называется вафельным. Оно относится к числу распространенных. сотовое оребрение с ребрами, образующими ше­стиугольник ромбическое с реб­рами, расположенными по сторонам ромба.

Толщина и сопряжение стенок и ребер. Основное правило проектирования литых деталей заключается в сохранении постоянства толщины стенок и ребер. Оно обос­новывается технологическими требованиями одновременного и одинакового остывания отливаемой детали в опоке. Лишь в этом случае предотвращаются усадочные трещины, раковины и коробление отливки. Толщина стенки должна быть выбрана минимальной с учетом нагружения детали при ее эксплуатации и машино-технологических условий. Обыкновенно толщину стенки δ (мм) назначают по эмпирической формуле

δ=(L/200)+4 (VII1-1)

где L — длина детали, мм.

Сопряжения стенок между собой и с ребрами должны быть плавными, с необходимыми радиусами закруглений. При соеди­нении ребер высотой H≤5δ (рис. VIII-8, б) со стенкой толщина устанавливается:

для ребер, образующих швеллерную форму (рис. VIII-8, б, I),

δ₁=δ; (VIII-2)

для ребер при тавровой форме (рис. VIII-8, б, II)

δ₁=0.8δ. (VIII-2)

Для прилива ребра к стенке диаметр массы D должен быть:

для швеллерной формы

D= 1,25δ; (VIII-4)

Для тавровой

D = l,5δ. (VIII-5)

Сопряжение ребер, приливаемых к стенке под углом должно быть выполнено без скопления металла. Для этого осевые линии ребер нужно сопрягать не с ближней ,а с дальней стенкой (рис. VIII-8, д, II).

При соединении ребер с цилиндрическими стенками отливки также не должно быть скопления металла). Этого можно избежать, если ребро продлить в месте, образую­щем продолжение радиуса R поворота поверхности цилиндра D₁ для перехода на другой диаметр или, что еще лучше, на прямолинейном участке цилиндра. Радиус перехода одной формы детали в другую по технологическим соображениям следует брать, возможно, большим, например (3. ..5)δ. Однако слишком округлые формы отливок противоречат современным эстетическим взглядам.

Уменьшения толщины деталей можно добиться разными способами: изменением конфигурации стенки или введением ребер вместо массива. Реализация второго спо­соба показана на примере детали. Во всех случаях правильные сопряжения образу­ются кромками стенок отливок, расположенными под прямым углом к поверхности стыка.