Общий анализ технологичности конструкции отливки
Конструкция отливки должна быть технологичной, т.е. обеспечивать заданные эксплуатационные свойства изделия при наименьших затратах на его изготовление. На данном этапе проектирования изучается чертёж детали, технические требования, а также особые условия производства и последующая обработка отливки резанием.
Технические требования подразделяются на общие (регламентирующие размерную и массовую точности, шероховатость поверхности, механические свойства, качество сплава отливки) и специальные, например, герметичность и износостойкость. Если технически сложно или экономически нецелесообразно обеспечивать при литье необходимую точность размеров, шероховатость поверхностей детали или другие требования, то это достигается последующей обработкой резанием.
Большое влияние на технологию последующей обработки отливок оказывает наличие в них отверстий. При массовом производстве в отливках получают отверстия диаметром свыше 20 мм, при серийном – свыше 30 мм. Обрабатываемые отверстия некруглого профиля выполняют литьем, если диаметры вписанных окружностей соответствуют приведённым выше нормам.
При создании конструкции отливки с учётом основных требований чертежа детали необходимо учитывать основные показатели, обеспечивающие её технологичность. Среди них важную роль играют следующие: коэффициент использования металла (КИМ) – отношение масс детали и отливки; коэффициент необработанной поверхности (КНП) – отношение площади необработанной резанием поверхности к площади всей поверхности отливки.
Причем, наилучшими значениями указанных показателей будут те, которые стремятся к единице. Большое значение имеет также учёт таких экономических показателей как удельная трудоёмкость и себестоимость отливки в изготовлении.
В целом точность отливки оценивается в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009 «Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку», её классами размерной точности (КРТ) и точности массы (КТМ), а также степенью коробления (СК) и степенью точности поверхностей (СТП). Обязательными являются требования по соблюдению соответствия отливки заданным классам размерной точности и точности массы
Чтобы изготовить отливку без литейных дефектов и с наименьшими затратами, необходимо руководствоваться следующими положениями:
- при разработке конструкции отливки необходимо предусматривать беспрепятственное извлечение модели из формы, что обеспечивается наличием соответствующих уклонов на стенках модели, перпендикулярных плоскости разъёма формы. Модель без уклонов разрушает форму при её извлечении;
- отливка должна иметь преимущественно равномерную толщину стенок, т.к. в утолщённых местах стенок могут возникать дефекты усадочного происхождения (усадочные раковины и пористость). Для мелких и средних по массе отливок из серого чугуна равномерная толщина стенок при его небольшой усадке (не более 1 %) является основным условием для одновременного затвердевания. Это является одним из требований производства качественных отливок;
- рёбра жёсткости необходимо располагать рассредоточено, чтобы не создавать тепловых узлов в местах их пересечения;
- бобышки, приливы, платики необходимо размещать так, чтобы модель беспрепятственно извлекалась из формы. Нетехнологичное расположение этих элементов модели приводит к необходимости использования отъёмных частей на модели или стержней в форме;
- базовые поверхности отливки должны быть расположены в одной части формы (лучше в нижней) с целью повышения точности её изготовления. Полные сведения о технологичности конструкции отливки, разработке модельной оснастки, выборе формовочных материалов и т.д. приведены в [2-13].