3068

цевого песка с термореактивной смолой, которая расплавляется при 100 – 200 °С, а при дальнейшем нагреве до 200 – 250 °С необратимо затвердевает. Для изготовления полуформ модельную плиту с полумоделью, покрытой разделительным составом (например, силиконовой жидкостью), погружают в песчано-смоляную смесь, которая на нагретой полумодели образует оболочку толщиной 5 – 15 мм. Необходимую оболочковую форму получают путем последующей сборки и склеиваниядвухполученныхотвердевшихполуформ. Длямеханизациииавтоматизации этого процесса применяют специальные литейные машины.

Литьеповыплавляемыммоделямприменяютдляполученияточных отливок сложной формы из углеродистой и легированной сталей, чугуна, медныхиалюминиевыхсплавов. Массаполучаемыхзаготовокможет составлять от десятков граммов до сотни килограммов, точность размеровпо9 – 11 квалитетам, шероховатостьповерхностиRz 40…10 мкмпри возможной толщине стенок отливки 2…5 мм.

Заливку металла осуществляют в одноразовую неразъемную форму, изкоторойпредварительнопутемвыплавленияудаляютмодель, изготовленную из особого легкоплавкого модельного состава, основными компонентами которого являются парафин, воск или стеарин.

Требуемую модель с припусками под усадку получают прессованием, объединяют литниковой системой в блоки (в виде елочки). Затем блокмоделейпогружаютвемкостьсжидкойформовочнойсмесью(суспензией для оболочковых форм ), вынимают и обсыпают кварцевым песком. Эту операцию с периодической просушкой при температуре 150 – 200 °С повторяют 3 – 10 раз до получения корки нужной толщины. Полученную оболочковую форму прокаливают в печи при 800 – 850 °С, а затем перед заливкой помещают в металлический контейнер и для упрочнения засыпают песком.

Высокая трудоемкость этого процесса и стоимость заготовок определяют область применения этого способа – изготовление точных отливоксложнойформыилиотливокизтруднообрабатываемыхлегированных сталейитвердыхсплавоввмассовомиликрупносерийномпроизводствах.

Применение точных методов литья позволяет получать отливки с высокой точностью размеров, геометрической формы и малой шероховатостью поверхности, для которых зачастую не требуется дальнейшая механическая обработка. Параметры точности размеров и шероховатости поверхностей, получаемых при различных способах литья, приведены в табл. 8.1

11

Таблица 8.1 Точность размеров и шероховатость поверхности отливок

Для плавления металлов перед заливкой в формы применяют специальное оборудование. Чугун доводят до жидкотекучего состояния в вагранках и шахтных печах; углеродистые и легированные стали – в мартеновских и электропечах; медные сплавы – в дуговых, индукционных и пламенных отражательных печах, а также в тиглях; алюминиевые сплавы – в электрических и пламенных печах.

Наиболее характерные дефекты отливок: трещины, раковины, коробление и неоднородность химического состава сплава, возникающая при кристаллизации. Для снижения брака необходим контроль на всех стадияхтехнологическогопроцессалитья, адефектылитья– открытые раковины, наружные трещины – обычно заваривают или заделывают металлическими пробками.

8.2. Нормирование параметров точности отливок

Параметры точности отливок из черных и цветных металлов и сплавов нормируют в соответствии с ГОСТ 26645-85, который устанавливает допуски размеров, формы, расположения и неровностей поверхности, а также допуски массы и припуски на обработку.

В качестве номинального размера отливки принимается номиналь-

12

ный размер детали для необрабатываемых поверхностей или сумма среднегоразмерадеталииобщегоприпусканаобработку– дляобрабатываемых поверхностей.

При определении номинальных размеров отливок учитывают также технологические напуски, которые представляют собой местное увеличение тела отливки, вызванное особенностями литейной технологии. К технологическим напускам относят пополнения, которые обеспечивают направленную кристаллизацию отливки, сглаживание местных углублений и выступов, пополнения, компенсирующие искажение отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также непроливаемые отверстия и формовочные уклоны. Технологические напуски указывают в чертежах отливки или детали с указанием размера отливки.

Номинальная масса отливки принимается равной массе отливки с ее номинальными размерами.

Нормыточности устанавливают какна отливку в целом, так и на ее отдельные поверхности и размеры. Точность отливки в целом характеризуется классом размерной точности отливки, степенью коробления, степенью точности поверхностей, классом точности массы. При этом обязательному применению подлежат классы размерной точности и точности массы отливки. Другие показатели точности отливок, а также специфическиетребованиякточностилитыхдеталейвзависимостиот ихназначенияиусловийэксплуатациирегламентируютсявотраслевой нормативно-технической документации.

На отдельные размеры и поверхности отливок допускается устанавливать более жесткие нормы точности, чем в целом на отливку. Допуски линейных размеров отливок, изменяемых и неизменяемых последующей механообработкой, должны соответствовать значениям, указанным в соответствующих таблицах ГОСТа [22]. Допуски угловых размеров в пересчете на линейные не должны превышать значений, устанавливаемых для линейных размеров соответствующих классов точности.

Допускикруглости, соосности, симметричности, пересеченияосей, позиционные допуски в диаметральном выражении не должны превышать допусков на размеры, которые приводятся в соответствующих таблицах ГОСТа [22]. Допуск смещения отливки по плоскости разъема в диаметральномвыраженииустанавливаютнауровнеклассаразмерной

13

точности отливки по номинальному размеру наиболее тонкой стенки, выходящей на разъем. Допуск смещения, вызванный перекосом стержня, устанавливают в диаметральном выражении на 1, 2 класса точнее класса размерной точности отливки, по номинальному размеру наиболее тонкой стенки, формируемой с участием стержня.

Для обрабатываемых поверхностей отливок установлено симметричное расположение полей допусков относительно номиналов. Для необрабатываемых поверхностей допускается симметричное и несимметричное (частично или полностью) расположение полей допусков размеров, формы и расположения.

Поля допусков неровностей поверхностей отливок должны иметь симметричноерасположение. Предусматриваетсятакжесимметричное расположение поля допуска массы отливки относительно ее номинальной массы.

Согласно ГОСТ 26645-85 припуски на обработку (на сторону) назначаютдифференцированнонакаждуюобрабатываемуюповерхность отливки.

Общий припуск, назначаемый по таблицам, позволяет путем механообработки устранить погрешности размеров, формы и дефектов обрабатываемой поверхности, возникающих при изготовлении отливки, обеспечив достижение требуемой точности соответствующего элемента. При этом состав рекомендуемых технологических переходов также указывается в таблицах ГОСТа.

Общий допуск при определении припуска назначают на размеры от обрабатываемой поверхности до технологической базы обработки, при этом допуски размеров отливки, изменяемых обработкой, определяют по номинальным размерам детали.

В зависимости от уровня технологии механообработки представляется возможным назначать на заготовке как увеличенные, так и уменьшенныезначенияприпусков. Дляотливокмелкосерийногоиединичного производства допускается назначать увеличенные значения припусков. Увеличенные припуски по сравнению с обычными могут бытьназначенытакжепримногостадийномпроцессеспромежуточной термообработкой или сборкой. При этом следует проводить дополнительное уточнение соответствующих норм точности обрабатываемой поверхности – степени точности поверхности, класса точности размера и степени коробления поверхности.

14

Втехническихтребованияхчертежаотливкиилидеталиснанесенными размерами отливки должны быть указаны нормы точности отливки. Их приводят в следующем порядке: класс размерной точности, степень коробления, степень точности поверхностей, класс точности массыидопусксмещенияотливки. Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8 мм:

Точность отливки 8-5-4-7 См. 0.8 ГОСТ 26645-85.

Вцелом согласно ГОСТу на отливки предусмотрен порядок уменьшения норм точности: классов размерной точности 1...16; степеней коробления 1...11; степеней точности поверхностей 1…22; класса точности массы 1…16.

Втехнических требованиях чертежей литой детали допускается сокращенная запись норм точности отливки, когда ненормируемые параметры заменяют нулями:

Точность отливки 8-0-0-7 ГОСТ 26645-85,

однако указание классов размерной точности и класса точности массы отливки является обязательным.

Втехнических требованиях чертежа отливки или детали с нанесенными размерами отливки должны быть указаны в приведенном ниже формате значения номинальных масс:

Масса 20,35-3,15-1,35-24,85 ГОСТ 26645-85,

где 20,35 кг – номинальная масса детали; 3,15 кг – масса припусков на обработку; 1,35 кг – масса технологических напусков; 24,85 кг – масса отливки.

Для необрабатываемых отливок или при отсутствии технологических напусков соответствующие величины заменяют нулями:

Масса 20,35-0-1,35-20,70 ГОСТ 26645-85

путем простановки предельных отклонений непосредственно у размера, при симметричном расположении поля допуска предельные отклоненияуразмерадопускаетсянеуказывать. Притребованияхкточности отдельных размеров отливки, отличающихся от обозначенных общей надписью, указывают их предельные отклонения.

15

Притребованияхкточностиформыирасположенияотдельныхповерхностейотливки, отличающихсяотобозначенныхобщейнадписью, допуски формы и расположения этих поверхностей указывают в соответствии с ГОСТ 2.308.

Использование ГОСТ 26645-85, определяющего параметры точности различных по геометрии и способам получения отливок, позволяет табличным способом определить общие припуски на обрабатываемые поверхности. Нахождение по таблицам ГОСТа общих припусков на обрабатываемые поверхности отливок осуществляется в определенной последовательности согласно заложенным информационным связям [22]. Исходнымиданнымидлянахожденияприпусковявляются: технологический процесс литья, тип сплава отливки; наибольший габаритныйразмеротливки; типпроизводстваигруппасложностиотливки. На основании этих данных по таблицам ГОСТа [22] определяют пределы степени точности поверхности отливки, класса точности массы отливки, классаразмернойточностиотливки. Наосновеполученныхданных по таблице определяют ряд припуска на обработку, а затем, зная необходимый размер и требования к форме и расположению поверхностей, находят допуск на размера отливки.

При выборе допуска необходимо учитывать следующие условия:

1.Допуски размеров элементов отливки, образованных двумя полуформами или полуформой и стержнем, устанавливают соответствующими классу размерной точности отливки.

2.Допускиразмеров, образованныходнойчастьюлитейнойформы или одним стержнем, устанавливают на 1, 2 класса точнее.

3.Допуски размеров, 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, устанавливают на 1, 2 класса грубее.

Для обрабатываемых поверхностей отливок установлено симметричное расположение полей допусков, а для необрабатываемых допускается симметричное и несимметричное расположение полей допусков размеров.

Зная номинальную массу отливки и найденный выше класс точности массы, по таблице определяют допуск массы отливки как процент от номинальной массы. Дополнительными исходными данными для

определения общего припуска на сторону являются:

16

•допуск размера детали от базы до обрабатываемой поверхности;

•вид окончательной обработки;

•метод установки отливки при обработке;

•общий допуск элемента поверхности;

•уровень точности обработки;

•тип обрабатываемой поверхности и соотношение между требуемой точностью обработанной поверхности детали и исходной точностью поверхности отливки.

Вид окончательной обработки определяют в зависимости от соот-

ношения ITдет/ITзаг между допусками размера, получаемого от базы до обрабатываемой поверхности ITдет, и допуском размера отливки ITзаг.

Общий припуск на поверхность вращения и противоположные поверхности, последовательно используемые в качестве баз при их обработке, назначают по половинным значениям общих припусков отливки на соответствующие диаметры или расстояния между противоположными поверхностями отливки.

Общий допуск элемента поверхности определяется на размер от обрабатываемой поверхности до базы обработки, при этом допуски размеров отливки, изменяемых обработкой, определяют по номинальным размерам детали.

8.3.Заготовки, получаемые обработкой давлением

Обработка давлением представляет собой широкий спектр техно-

логических процессов получения заготовок и деталей машин, в основе которых лежат методы пластического деформирования. Под действием давления происходит пластическое деформирование металла, в результате чего изменяется форма заготовки без изменения ее массы.

Такие заготовки могут быть получены из стали, цветных металлов

исплавов, а также из пластмасс, резины, древесных пластиков, керамических материалов и стекла. При этом используют такие технологические процессы, как прокатка, волочение, ковка, штамповка, прессование

идр., в которых на металл заготовки оказывают давление деформирующие силы прокатных станов, молотов, прессов и другого оборудования. Обработкойдавлениемможнополучитьзаготовкииизделияизметаллов

исплавов массой от нескольких граммов до десятков тонн. Формообразование заготовок из конструкционных материалов во

многомзависитотихпластичности, тоестьспособностиизменятьфор-

17

му под воздействием внешних сил, а затем, не разрушаясь, сохранять ее после прекращения действия силы. Пластичность различных материалов неодинакова. Поэтому материалы, обладающие высокой пластичностью, обрабатывают давлением в холодном состоянии, а другие для повышения пластичности нагревают и подвергают пластической деформации в горячем состоянии.

Заготовки, получаемые методами пластического деформирования, находят широкое распространение. Это объясняется высокой производительностьюиотносительномалойтрудоемкостьюметодов, меньшими потерями металла, значительным приближением по форме и размерам заготовок к готовым деталям, увеличением прочности металла заготовок, а также широкими возможностями механизации и автоматизации технологических процессов.

Прокатка является наиболее распространенным и экономичным способом обработки металлов давлением, при котором металл на прокатных станах обжимается вращающимися валками, пластически деформируется и приобретает нужную геометрическую форму. Прокатное производство, куда поступает более 80 % выплавляемой стали, обеспечивает изготовление сортового проката, листового проката, труб и других специальных заготовок.

Различные по форме, профилю и размерам изделия прокатного производства образуют сортамент проката, технические характеристики которого, включая параметры геометрической точности, определены соответствующими ГОСТами.

Наиболее распространенными профилями сортового проката являются круглый, квадратный, шестигранный, полосовой, угловой, двутавровый, швеллерный, тавровый, рельсовый. Заготовки из проката применяют в единичном и серийном производствах, когда конфигурация изготавливаемой детали соответствует определенной форме сортового проката. Круглый прокат используют в качестве заготовок при изготовлении гладких и ступенчатых валов с небольшим перепадом диаметров, а также для изготовления зубчатых колес, фланцев, втулок. Штучные заготовки получают путем мерной разрезки прутка, которую выполняют на разрезных станках с использованием дисковых, ленточных или ножовочных пил. Точность линейных размеров заготовок составляет при этом 0,5…4,5 мм. Возможна также мерная разрезка прутка на токарных, фрезерно-отрезных и абразивно-отрезных станках, где достигают более высокой точности линейных размеров 0,3 ….0,8 мм.

18

Угловой и профильный прокат применяют для изготовления кронштейнов, полок, рам, сварных конструкций. Толстолистовой прокат применяютприизготовленииплоскихдеталей, планок, колец, крышек.

Для вырезания заготовок от листового проката толщиной до 100...200 мм используют газовую ацетиленокислородную или электрическую плазменно-дуговую резку, которая обеспечивает точность при ручной резке ± (4...10) мм, а при машинной – ± (1...2) мм. Резку листового проката толщиной до 25 мм выполняют также на пресс-ножницах с прямыми и фасонными ножами с точностью ± (1...6) мм, а также на гильотинных и дисковых ножницах с точностью ± (0,25...0,6) мм.

Трубы применяют в качестве заготовок при изготовлении цилиндров, гильз, шпинделейиколец. Этопозволяетна30 – 70 % уменьшить расход металла при одновременном снижении трудоемкости механообработки на 20 – 35 %.

Выпускают также специальный прокат с периодическим профилем, который используют в качестве заготовок в крупносерийном и массовомпроизводствахдляизготовлениядеталейсизменяющимсяпо длине сечением (рычаги, шатуны, валы, полуоси, шары и др.). Это наиболее экономичные профили заготовительного производства.

Получение заготовок давлением осуществляется также путем ковки, штамповки и другими способами.

Свободную ковку применяют в мелкосерийном производстве главным образом для получения относительно крупных стальных заготовок простой формы. Геометрия получаемых заготовок-поковок ограничиваетсяплоскимиицилиндрическимиповерхностями. Сцельюупрощения формы на заготовке часто оставляют напуски. Для таких заготовок характерно наличие огранки, невысокая точность размеров, соответствующая квалитетам IT19, IT20, а также значительные припуски на механообработку. Масса заготовок может достигать 250 т. Свободная ковка может быть ручной (на наковальне) или машинной (на молотах или гидропрессах). В качестве исходных заготовок используют разогретые до температуры 1000 ... 1350 С слитки или прокат.

Горячую объемную штамповку применяют для получения более точных заготовок сложной геометрии, форма которых близко приближается к форме готовой детали. Для получения заготовок-штамповок используют следующие способы: штамповку в закрытых и открытых штампах, штамповку в подкладных штампах, штамповку выдавлива-

19

нием и прошивкой, штамповку в штампах с разъемными матрицами на прессах или на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ), штамповку на радиально-обжимных машинах (ротационная ковка) и др.

Штамповку в закрытых и открытых штампах выполняют на мо-

лотах или на прессах в крупносерийном и массовом производствах с целью получения наиболее точных заготовок для зубчатых колес, дисков, крышек, втулок, валов, рычаговидр. Формообразованиезаготовки происходит в двух профильных полостях верхней и нижней половины штампа, изготовление которого экономически оправдано только при большой программе выпуска изделий. Полости штампов называют ручьями. Одноручьевые штампы применяют для изготовления простых заготовок. В многоручьевых штампах формирование поковки происходит за несколько переходов путем прохождения заготовкой последовательно расположенных ручьев.

Масса заготовок, получаемых штамповкой, обычно не превышает 20…30 кг, а допуски на размеры в 3…5 раз меньше, чем у заготовок, получаемых свободной ковкой. Характерной особенностью заготовокштамповок является наличие штамповочных уклонов 7…10 и радиусов закругления порядка 3...9 мм. В качестве исходной заготовки обычно используют сортовой (круглый), реже профильный прокат, который предварительно разрезают по требуемым объемам, а затем нагревают до нужной температуры.

Штамповку в подкладных штампах применяют в мелкосерийном производстве, начиная от 30 до 500 поковок. Штамповку осуществляют с использованием упрощенной, универсальной штамповочной оснастки в виде подкладных форм – колец, призм и прочих элементов. В результате отпадает необходимость изготовления дорогостоящего специального штампа, что позволяет быстро получать дешевые относительно точные заготовки достаточно сложной формы.

С целью повышения точности штампованных заготовок после горячейобъемнойштамповкиврядеслучаеввыполняютгорячуюилихолодную калибровку. В результате точность размеров увеличивается на 3...5 квалитетов, а шероховатость поверхности Ra уменьшается в 4...6

раз (до Ra 2,5...0,8 мкм).

Горячая объемная штамповка в закрытых штампах происходит без образования облоя, что значительно экономит металл и не требует калибровки на обрезных штампах или прессах.

20