Кечин В.А. Селихов Г.Ф. Афонин А.Н. Проектирование и производство литых заготовок. ВГУ. 2002, 208с (934503), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Плавный переход по длине L оттолстой стенки “А” к тонкой “а” (рис. 2.3, а) должен соответствовать соотношению с = 3 А − а . На рис.2.3, б показана конструкция корпусной детали с горизонтальными плечиками, которые затрудняют процесс усадки, что вызываетбольшие литейные напряжения. Изменение конструкции (рис. 2.3, в) обеспечивает свободную усадку. Придание плечикам конической формы (рис. 2.3, г)также снизит усадочные напряжения.59Таблица 2.2.Минимальная толщина стенок отливки при литье под давлением, мм.площадь внешней поверхности отливок, см2материалдо 2525-100100-250250-500св. 500цинковые0,50,81,01,52,0сплавыалюминиевые0,81,21,52,53,0сплавымагниевые1,01,52,02,5сплавымедные сплавы2,02,53,03,5Таблица 2.3.Минимальная толщина стенок отливки при кокильном литье, мм.минимальная толщинаплощадь поверхностиматериал2стенки, ммстенки, смчугундо 54…5чугун25…1256…7сталь25…1258алюминиевые сплавыдо 303…4магниевые сплавыдо 303бронзадо 304…6Таблица 2.4.Наименьшая толщина стенок отливок при литье в оболочковую форму, мм.наибольший габаритный размер отливок, ммсплавыСв.
100Св. 200Св. 350Св. 500До 100до 200до 350до 500до 1500чугуны2,5…3,5 2,5…4,0 3,0…4,5 4,0…5,0 8,0…10,0стали2,5…4,03,0…3,53,5…6,05,0…7,08,0…12,0алюминиевые2,5…4,03,0…5,04,0…6,04,0…7,07,0…10,0магниевые2,5…4,03,0…4,03,5…5,04,0…6,07,0…10,0цинковые2,0…4,02,5…3,53,0…4,03,5…5,07,0…10,0медные2,5…4,03,0…4,03,5…5,04,0…6,05,0…7,0бронзы оловянные1,5…2,02,0…3,02,5…3,53,0…4,04,0…6,060DDdDD/d > 1,5D/d > 1,5ddа)D/d<1,5dб)в)dad = 4aг)д)Рис.
2.2. Устранение местного скопления металла в стенках отливки.Асаа)б)в)г)Рис 2.3. Конструкции литых деталей, снижающие внутренние напряжения.При конструировании литых деталей с повышенными требованиями прочности и герметичности отливок, работающих под давлением, необходимо обеспечить направленное затвердевание отливки в литейных форме. При направленном затвердевании (рис. 2.4) верхние слои металла питают нижние слои, асамые верхние сечения питаются от прибылей 1.Для увеличения жесткости конструкции и исключения коробления отдельные элементы детали выполняют с ребрами жесткости (рис. 2.5, а). Толщина61ребра должна быть не более 80% наименьшей толщины, к которой оно примыкает.
Кроме того, кромки стенок большей протяженности усиливают буртиком(рис. 2.5, б) толщиной b=(0,5…0,8)a и шириной h=2а.1D3bhD2D1aа)б)Рис. 2.4. Конструкция лиРис. 2.5. Конструкция литых деталей,той детали направленного за- снижающая коробление отливок.твердевания.При правильно сконструированной детали отношение толщин стенок припереходе от одного сечения к другому должно быть не больше 4:1.
При соотношении сопрягаемых толщин S:S1≤2 переходы от одного сечения к другомувыполняются с помощью радиусов скруглений. Для отливок из чугуна, магниевых и алюминиевых сплавов R=0,4(S-S1). Такие же радиусы применяют и длядеталей, не испытывающих при эксплуатации ударных нагрузок, но имеющихсоотношение S:S1>2.Если на деталь действуют ударные нагрузки, то при S:S1>2 переходы выполняют в виде клиновидного сопряжения (рис. 2.6).Длину участка перехода от одной толщины к другой принимают для отливок из чугуна, магниевых и алюминиевых сплавовL≥4 (SL1/S+L1)(2.2)для стальных отливокL≥5 (SL1/S+L1)(2.3)62SS1SS1LL1LL2Рис.
2.6. Схемы выполнения односторонних (а) и двусторонних (б) клиновых сопряжений.Переход от толстого сечения к тонкому при S/S1 ≥ 4 (рис. 2.6, б) осуществляют с помощью участка, длину которого принимают равной: для отливок изчугуна и цветных сплавов⎛ SL1S L ⎞− 1 2 ⎟⎟ ;(2.4)L1 ≥ 3⎜⎜++SLSL⎝112 ⎠для стальных отливок⎛ SL1SL ⎞L1 ≥ 4⎜⎜− 1 2 ⎟⎟⎝ S + L1 S1 + L2 ⎠(2.5)При угловом сопряжении стенок разной толщины с соотношением S/S1≤2для получения плавного перехода делается закругление с внешним радиусом R,равным толщине большой стенки, и внутренним радиусом r в пределах 1/6до 1/3 среднего арифметического значения толщин сопрягаемых стенок(рис. 2.7, а).Оформление сопряжений стенок, расположенных под острым углом, показано на рисунке 2.7, б) и 2.7, в), где конструкция б) является не технологичной,а конструкция в) - технологичной.При соотношении толщин стенок S/S1>2 переход необходимо оформить,как показано на рис. 2.8.С = S − S 1 ; S1+C<S.(2.6)Для чугунного и цветного литья h=4C; для стального литья h=5C.Три стенки сопрягаются по вариантам а, б, в, как показано на рис.
2.9.SS≤ 1,25 , с=0; при= 1,25...2 ,0 , с=S -S1;(2.7)Здесь: приS1S1S> 2 , c = S − S1 ;(2.8)приS1⎛ 1 1 ⎞ S + S1, для вариантаРадиус закругления принимается равным r = ⎜ − ⎟⎝c 3⎠ 2(рис. 2.9, в) S = S1+ c; R=2+S1+ c. Радиусы закругления нагруженных углов отливок ≤ 3 мм.63При более сложных сопряжениях у заданной детали, оценивая их технологичность, используются специальные рекомендации [2] по конструированиюлитых деталей.SRSrrS1S1Rа)б)SRrrS1S1в)Рис. 2.7.
Конструкции с оформлением угловых сопряжений стенок.RRrS2SS1hShS1CРис. 2.8. Конструкции с оформлением стенок.C64SSS2SrCrrRS1S/2CS1Sа)б)Рис. 2.9. Конструкция сопрягаемых стенок.в)Контрольные вопросы1.2.3.4.5.Как оценивается технологичность литых деталей?Как учитывается при проектировании отливки жидкотекучесть сплава?Как учитывается при проектировании отливки усадка сплава?Как выбирается толщина стенок отливки?Как выполняются угловые сопряжения стенок отливки?2.2.
Конструирование с учетом технологии изготовления литейной оснастки,формы, стержней и последующей обработки отливкиВнешнее очертание литой детали.Технологичность конструкции литой детали по данному признаку достигается за счет рационального оформления внешней и внутренней поверхностейотливки. При конструировании внешних контуров отливок необходимо:− использовать простые геометрические фигуры с преобладанием плоскихпрямолинейных поверхностей;− стремиться к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты литой детали. Это облегчает изготовление модельного комплекта, а также процессы формовки, сборки форм и очистки отливок;− стремится создать один плоский разъем модели, формы и, по возможности, обеспечить расположение отливки в одной полуформе.
Например, изготовление отливки, показанной на рис. 2.10, а требует сложный разъем, Разъемформы, модели упроститься, если конструкцию литой детали изменить, как показано на рис. 2.10, б. Возможность расположения отливки в одной полуформеопределяется по правилу световых теней, согласно которому при воображаемом освещении детали параллельными лучами в направлении, перпендикулярном к плоскости разъема формы или стержневого ящика, тени должны отсутст-65вовать (рис. 2.11, а). По результатам проверки видно, что конструкция (рис.2.11, а) не технологична, а конструкция (рис. 2.11, б) технологична.Необходимо избегать дополнительных стержней. На рис.2.10, в показанаконструкция отливки, при формовке которой требуется 2 стержня.
После изменения конструкции детали (рис. 2.10, г) отпала необходимость применения бокового стержня, формовка упростилась.а)б)в)г)Рис. 2.10. Конструирование внешней поверхности литой детали..Рис. 2.11. Конструирование по правилу световых теней.Необрабатываемые поверхности отливок, перпендикулярные к плоскостиразъема, должны иметь конструктивные и формовочные уклоны.Бобышки, приливы, ребра и другие выступающие части необходимо конструировать так, чтобы не затруднять извлечение модели и отливки из формы.66На рис. 2.12, а, в показаны варианты нетехнологичных и на рис. 2.12, б, г варианты технологичных конструкций.Конструирование внутренних полостей отливок.Внутренние полости отливок необходимо изготовлять с минимальнымчислом стержней.
На рис. 2.13, а показан пример конструкции литой детали,для изготовления которой требуется применение двух стержней, а на рис. 2.13,бодного (более технологичная конструкция).а)б)в)г)приливовРис.2.12.Конструированиевыступающих частей.бобышек,идругихВВФ. М.Ф.М.На)Нб)ВВФ. М.Ф. М.Нв)г)Рис. 2.13. Конструирование внутренних полостей отливок.Н67В конструкции литой детали должно быть достаточное число окон дляпрочного крепления стержней в форме, для удаления газов из стержней и удобства выбивки стержней из отливок. При изготовлении отливки (рис. 2.13, г)стрежень крепится в форме не устойчиво на одном нижнем знаке, из этогостержня затруднен выход газов, что может привести к образованию газовых раковин в отливках.
Кроме того затруднена выбивка его из отливки. Отработанная конструкция (рис. 2.13, в) позволяет крепить стержень устойчиво, обеспечивает беспрепятственное удаление газов из стержня и облегчает выбивкустержня из отливки.В конструкциях литых деталей следует избегать узких пазов и полостей,что может привести к разрушению стержней потоком расплавленного металла.Контрольные вопросы1.2.3.По каким правилам проектируются внешние контуры отливки?В чем заключается правило световых теней?Как проектируются внутренние контуры отливок?2.3. Оценка технологичности конструкции литой деталиПо результатам анализа конструкции литой детали в соответствии со всеми вышеперечисленным рекомендациями необходимо дать заключение о технологичности.
Если какой либо элемент конструкции не отвечает требованиямтехнологичности, то необходимо совместно с конструктором изделия откорректировать чертеж детали в соответствие с требованиями ЕСКД. При этом всепредложения по изменению конструкции детали должны быть систематизированы и обоснованы.Технологичность конструкции литой детали оценивается количественно[4, 5, 6] коэффициентом точности, коэффициентом шероховатости поверхности, коэффициентом использования металла.Коэффициент точности обработки определяется по формулеКтч =1-1/ITcр ,(2.9)где ITср ⎯ средний квалитет точности обработки изделия.Средний квалитет точности обработки изделия определяется по формуле:ITср=Σ(ITini)/hΣ,(2.10)где ITi ⎯ квалитет точности;ni- количество размеров имеющих точность соответствующего квалитета;hΣ ⎯ общее количество принятых во внимание размеров детали.Коэффициент шероховатости поверхности определяется по формуле:Кш=1-1/Ra ср,(2.11)где Ra ср ⎯ среднее числовое значение параметра шероховатости поверхностипо Ra для всех обрабатываемых поверхностей, мкм.Среднее числовое значение параметра шероховатости по Ra определяетсяпо формуле:68Rа ср =Σ(Raimi) / mΣ,(2.12)где Rai ⎯ числовое значение параметра шероховатости поверхности, мкм;mi ⎯ количество поверхностей, имеющих соответствующую шероховатость;mΣ ⎯ общее количеств принятых во внимание поверхностей.Коэффициент использования металла определяется после выбора заготовки, определения ее массы и нормы расхода материала по формуле:Ки.м.=mg / Hрасх,(2.13)где mg ⎯ масса детали, кг;Нрасх ⎯ норма расхода материала на деталь, кг.Норма расхода материала складывается из массы заготовки и потерь налитниковую систему, облой, угар и др.
отходы.Технологическую характеристику детали целесообразнее привести в табличной форме. Пример оформления и расчета технологической характеристикидетали [7] ”Планшайба” (рис. 2.14) приведен в таблице 2.5.Технологическую рациональность тонкостенных отливок оценивают [2]неравенством200 Впр / L ≥ 1,(2.14)где Впр ⎯ приведенная толщина отливки (отношение ее объема к площади поверхности), мм;L ⎯ наибольший размер отливки, мм.В заключение, на основании анализа конструкции детали, полученных количественных показателей технологичности, необходимо оценить технологичность конструкции заданной детали с целью выбора рациональной заготовки иприменения наиболее простых и производительных способов обработки.69Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
