2. Основы проектирования технологичных литых изделии

2.1. Общие технологические требования

Под технологичностью понимают совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, экс­плуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Существуют количественные и качественные методы-оценки технологичности [3]. К количественным показателям технологичности относят материалоемкость, трудоемкость, технологическую себестоимость, энергоемкость и др.

При выполнении курсовой работы достаточно воспользоваться качественной оценкой технологичности путем анали­за соответствия конструкции изделия основным требованиям технологии производства отливок. Качественная оценка, основанная на инженерно-визуальных методах, предшествует количественной оценке. Далее приводятся основные требова­ния по разработке технологичных конструкций отливок, по­лучаемых в разовых песчаных формах. При использовании других способов литья необходимо учесть дополнительные особенности технологии. Рекомендации излагаются в пред­положении, что студенты уже изучили основы технологиче­ских процессов литейного производства [4].

Литейное производство обеспечивает получение очень сложных по форме отливок, практически любых габаритных размеров. Однако с целью упрощения технологии и сниже­ния себестоимости следует проектировать детали компакт­ными. В ряде случаев вместо цельнолитых деталей лучше предусматривать сборочные единицы, используя сварные, болтовые, фланцевые и другие соединения деталей (рис. 1, а, б).

Рис. 1. Разработка технологичных изделий путем использования сварного соединения (а, б) и сокращения объема механической обработки (в, г).

Расчленение деталей является также необходимым при наличии замкнутых внутренних полостей. Конструкция детали должна обеспечивать наименьшее число и площадь обрабатываемых поверхностей, поскольку механическая обработка является трудоемкой и снимает наиболее прочные поверхностные слои металла. Поэтому опорные поверхности не проектируют сплошными, около отвер­стий предусматривают местные выступы (бобышки), которые умень­шают протяженность сопрягаемых поверхностей (рис. I, в, г). Крайне нежелательно наличие двусторонней обработки, что приводит к резкому увеличению толщины стенки на отливке.

Важным моментом в деятельности конструктора и тех­нолога является выбор положения отливки в форме при за­ливке металла. От этого зависят качество отливки, ее рабо­тоспособность, а также затраты труда в литейном цехе.

Наиболее качественными и прочными бывают нижние и боковые (вертикальные) участки отливки. В верхних участ­ках меньше плотность металла, сюда же всплывают шлако­вые включения, частицы формовочной смеси, газовые вклю­чения и здесь же формируются усадочные раковины и поры вследствие усадки сплава.

Р ассмотрим возможные положения отливки в форме для стального барабана (рис. 2). Горизонтальное расположение отливки в форме (а) обеспечивает простое устройство фор­мы при одном ее разъеме. В этом случае отливка будет бо­лее точной по форме и размерам и дешевой. Однако цилинд­рическая часть отливки окажется менее надежной вследст­вие возможных шлаковых включений и пористости. Верти­кальное расположение (б) обеспечит наилучшее качество ме­талла в нижнем фланце и цилиндрической части отливки. Но данный вариант существенно усложняет форму и про­цесс ее изготовления. Потребуется уже не один, а два разъ­ема формы и модели, что существенно повысит себестоимость отливки и снизит ее точность в результате дополни­тельного смещения частей формы при сборке.

а ) б) В

М Ф

В Н

М Ф

Н В

М Ф

Н

Рис. 2. Положение отливки в форме с одним (а) и двумя (б) разъемами модели и формы

При выборе положения отливки необходимо стремиться к упрощению литейной формы путем уменьшения коли­чества разъемов формы и модели (до одного), но при этом нужно реально оценивать наличие возможных дефектов в верхних участках отливки. Кроме того, положение отливки определяет характер затвердевания (одновременное или на­правленное, о чем будет сказано ниже). Желательно распо­лагать отливку в одной части формы с целью повышения точности размеров. Разъем формы должен быть, как прави­ло, плоским. При машинной формовке необходимо обеспе­чить один разъем формы, поскольку поточная линия обычно содержит две формовочные машины — одну для нижней, а другую — для верхней части формы.