Расчетно-графическая работа № 2 конструирование литейных форм

Цель: Усвоение студентами сущности процессов при литье металлов и технологических вопросов литейного производства металлических изделий и заготовок, знакомство с методами расчета и конструирования песчаных литейных форм.

Общие принципы конструирования литых деталей

Конструкция литой детали должна обеспечить высокий уровень механических и служебных характеристик при заданной массе, конфигурации, отклонении размеров и параметров шероховатости поверхности. При разработке конструкции литой детали конструктор должен учитывать литейные свойства сплавов, технологию изготовления отливок и способы их дальнейшей обработки.

Толщину стенок литой детали выбирают исходя из условий обеспечения достаточной прочности, жесткости и других эксплуатационных свойств, а также размеров. Для обеспечения условий равномерного затвердевания отливки толщину внутренних стенок и ребер принимают на 10 - 20 % меньше толщины наружных стенок.

Внешние контуры отливки должны представлять собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей, сочленяемых плавными переходами.

Необходимо стремиться к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты детали. Это облегчает изготовление модельного комплекта, формовку, сборку форм и очистку отливок.

Конструкция отливки должна допускать возможность расположения ее в одной полуформе или иметь лишь один плоский разъем и располагаться по большей части по возможности в нижней полуформе.

Контуры литой детали должны обеспечивать формовку без дополнительных накладных стержней, все наружные выпуклости лучше делать как части целой модели. В деталях сложной формы необходимо предусмотреть достаточное число технологических отверстий, обеспечивающих надежное крепление стержней, образующих внутренние полости, по возможности без жеребеек.

Внутренние полости необходимо получать с использованием минимального количества стержней, тогда будет достигнута более жесткая и точная их установка в полости литьевой формы, более точное их взаиморасположение.

Конструктивные уклоны отливок Табл.1

Условия литья	стандартные значения конструктивных уклонов
Литье в песчаные формы при высоте (длине ) Н :
до 25 мм	1/5 (1130’)
25 ... 500 мм	1/10...1/20 (530’...3)
свыше 500 мм	1/50 (1)
Машинное извлечение моделей из форм	1/20...1/100 (3...030’)
Внутренние поверхности отливок	1/20 (3)
Крупные отливки при массивных сечениях	1/100...1/150 (030’...020’)
Литье в металлические формы (кокиль)	1/70...1/100
Внутренние поверхности при литье в кокиль, металлические стержни	1/10...1/30

Необрабатываемые поверхности отливок, перпендикулярные плоскости разъема, должны иметь конструктивные уклоны (табл.1). При их отсутствии в моделях и стержневых ящиках должны быть предусмотрены формовочные уклоны (согласно ГОСТ 3212-57). В противном случае будет трудно или даже невозможно извлекать модели из форм без разрушения поверхности моделей и литьевых форм.

Большое внимание должно быть уделено усадке металла при кристаллизации и последующем охлаждении. Уменьшение объема жидкого металла по мере его остывания приводит к появлению усадочных раковин. При больших значениях усадки для данного сплава, например для стальных отливок, необходимо предусмотреть массивные прибыльные части, в то время как для чугуна достаточно сделать небольшие выпоры. Усадка отливок при их охлаждении с температуры кристаллизации до комнатной дает ощутимое уменьшение линейных размеров деталей против размеров приготовленных моделей. Поэтому при расчете линейных размеров отливок необходимо учесть значения усадки для данных металлов и сплавов (табл.2).

Величина усадки для разных металлов и сплавов Табл.2

Материал отливки	Характеристика отливки	Усадка, в %
Чугун серый	Мелкие	1...1.25
	Средние	0.75...1
	Крупные	0.5...0.75
Чугуны модифицированные и легированные		1...1.25
Чугун высоколегированный		1.25...1.75
Чугун высокопрочный	Отливки с перлитной структурой	0.75...1.25
	С ферритной структурой	0.5-1
Чугун ковкий белосердечный		1.5 - 1.75
Сталь углеродистая	Мелкие	1.8 - 2.2
	средние	1.6 - 2.1
	крупные	0.8 - 1.2
Бронза оловянистая		1.0 - 1.2
Бронзы безоловянистые и латуни	Мелкие	1.4 - 1.6
	средние	1 -1.4
	крупные	0.8 - 1.2
Бронза алюминиевая		1.2 - 1.8
Силумин		0.8 - 1.2
Алюминиевые и магниевые сплавы	Мелкие	0.8 - 1.2
	Средние	0.5 - 1.0
	Крупные	0.3 - 0.8

Ввиду усадки отливок, конструктивных уклонов, а также определенных пределов точности изготовления размеров (табл.3 и 3а) и качества поверхности (табл.4) в отливках предусматриваются припуски на механическую обработку (табл. 5), удаляемые резанием при окончательной доводке изделия.

Табл.3