7.5. Общие принципы конструирования литых деталей

Конструкция отливки должна отвечать служебным требованиям детали, технологии, ее изготовления, технологии механической обработки и эстетическим требованиям. Внешние контуры литой детали должны представлять собой сочетание простых и прямолинейных контуров, сочленяемых плавными криволинейными переходами. Необходимо стремиться к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты детали, устранению выступающих частей, больших тонких ребер, глубоких впадин и поднутрений, затрудняющих изготовление литейной формы.

Внутренние полостилитых деталей следует конструировать открытыми, без поднутрений, что позволит изготовить отливку без применения стержней. Если при изготовлении отливки обойтись без стержней невозможно, то при конструировании литой детали необходимо предусматривать отверстия и окна максимальных размеров и в достаточном числе для обеспечения устойчивости стержней в литейной форме, точности их установки, легкого удаления стержней и каркасов из отливки при ее очистке. Стенка литой детали объединяет все ее рабочие элементы (гнезда подшипников, фланцы, поверхности скольжения и качения и др.), придает в значительной степени требуемую конфигурацию, жесткость и прочность. Выбор минимально допустимой толщины стенки отливки определяют размеры и сложность отливки, а также литейные свойства сплава.

Характерной особенностью многих отливок является сочетание массивных направляющих с относительно тонкими стенками, применение ребер жесткости и разветвленных внутренних полостей, разделенных перегородками. Для предупреждения возникновения усадочных раковин и трещин в отливках должны быть правильно выполнены переходы от одного сечения к другому. Ребра жесткости создают местные скопления металла, вызывающие образование усадочных раковин и трещин. Для устранения этого дефекта необходимо Х-образные сечения заменять Т-образными, а соединения ребер со стенками отливки располагать под прямым углом. При пересечении в одной точке нескольких ребер рекомендуется делать кольцевое ребро и присоединять к нему радиальные ребра на достаточном расстоянии друг от друга. Толщина ребер обычно составляет 0,8 толщины стенки отливки.

Для предупреждения усадочных раковин, в массивных отливках из сплавов с повышенной усадкой, при конструировании должен быть применен принцип направленного или одновременного затвердевания. При направленном затвердевании толщина стенки отливки плавно увеличивается снизу вверх. Кристаллизация металла происходит от тонких сечений отливки, расположенных в нижней части формы, к более массивным сечениям, располагающимся в верхней части формы. При одновременном затвердевании сечения отливок имеют одинаковую толщину, как в нижней, так и в верхней части детали.

Иногда бывает целесообразным крупные и сложные литые конструкции разделить на более простые элементы или детали с последующим соединением их между собой сваркой, болтовыми соединениями и другими способами. При этом рекомендуется упрощать наиболее сложные и крупные детали и усложнять наиболее простые из стыкуемых деталей. Выступающие части корпусных деталей делают съемными. Для повышения жесткости, уменьшения массы и сокращения объема механической обработки объединяют несколько простых деталей в одну.

Конструкция литой детали должна обеспечивать возможность получения ее габаритных размеров, сечений и массы с заданной точностью. Для этого необходимо предусматривать конструктивные уклоны на необрабатываемых поверхностях. Отдельные бобышки и приливы необходимо объединять в один общий прилив и доводить его до плоскости разъема или основания. Для облегчения пригонки сопрягаемых деталей в ее конструкции предусма­тривают пояски, отбортовку и т.п., что позволяет компенсировать допустимые отклонения в размерах отливки.