Тема: получение отливок, требуемых размеров и форм

ЛЕКЦИЯ 23.

План лекции

1. Определение припусков на усадку, механическую обработку.

2. Формовочные уклоны, технологические пополнения.

Определение величины усадки отливок. Усадкой называется уменьше- ние объема металла при охлаждении. Изменение линейных размеров отливки, вызванное усадкой, называется линейной усадкой. Величина усадки зависит от марки сплава, конфигурации отливки, ее размеров, формовочных материа- лов, вида формовки, температуры металла при заливке формы и других фак- торов. Наибольшую усадку имеют отливки простой конфигурации, так как нет препятствий усадке. В отливках, имеющих стенки разной толщины, усад- ка получается неравномерной из-за неодновременного затвердевания и осты- вания. Более толстые части затвердевают позднее, чем тонкие. Отливки с большим числом стержней также не имеют равномерной усадки, так как стержни препятствуют свободной усадке. Наличие большого количества пе- ременных факторов затрудняет точное определение величины линейной усадки отливок. Для уточнения фактической величины усадки необходимо проводить многочисленные замеры готовых отливок и их сопоставление с размерами модели.

Величина линейной усадки εл может быть определена по формуле

l мод

л l

l отл

100%,

отл

где l мод – размер модели, мм; l отл – размер отливки по чертежу, мм.

Отливка соответствует размерам чертежа в тех случаях, когда при изго-

товлении модели правильно учитывается линейная усадка металла. На осно- вании анализа многочисленных замеров рекомендуется пользоваться данны- ми табл. 49.

Определение припусков на механическую обработку. Припуском на ме- ханическую обработку называется слой металла, предусмотренный для сня- тия в процессе механической обработки. Величина припусков зависит от ма- териала литой детали, характера производства, положения обрабатываемой поверхности в форме (при заливке). Припуски устанавливаются в зависимо- сти от класса точности отливки.

Точность отливки – степень приближения размеров, формы, располо- жения элементов и параметров качества и поверхностей отливки к соответст- вующим заданным параметрам детали.

Точность отливки определяется значениями допусков на ее размеры, коробления, смещения по плоскости разъема, массы и припусков на механи- ческую обработку ее поверхностей.

Таблица 49

Группа отливок	Усадка, %
затрудненная	свободная

Серый чугун

Мелкие и средние отливки	0,9	1,0
Средние и крупные отливки	0,8	0,9
Очень крупные отливки	0,7	0,8
Специальные цилиндрические отливки: по длине по диаметру	0,8 0,5	0,9 0,7

Стальное литье

Отливки из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей	1,3-1,7	1,6-2,0
Отливки из высоколегированных хромистых сталей	1,0-1,4	1,3-1,7
Отливки из феррито-аустенитных сталей	1,5-1,9	1,8-2,2
Отливки из чисто-аустенитных сталей	1,7-2,0	2,0-2,3

Цветное литье

Оловянные бронзы	1,2	1,4
Безоловянные бронзы	1,6-1,8	2,0-2,2
Латуни цинковые	1,5-1,7	1,8-2,0
Латуни кремнистые	1,6-1,7	1,7-1,8
Латуни марганцовые	1,8-2,0	2,0-2,3
Силумин	0,8-1,0	1,0-1,2
Сплав алюминия с медью	1,4	1,6

Классы точности размеров отливок – характеристика точности изго-

товления отливок, определяемая значениями допусков в мм (ГОСТ 26645-85). Установлено 16 классов точности и шесть дополнительных с индексами «Т» для номинальных размеров до 10000 мм.

В ГОСТе 26645-85 классы точности указаны для размеров элементов отливки образованной двумя полуформами и расположенной перпендикуляр- но к плоскости разъема. Допуски размеров элементов отливки, образованной одной частью формы или одним стержнем, устанавливают на один два класса выше приведенных в ГОСТе 26645-85, образованной тремя и более частями формы, несколькими стержнями, а также на толщины стенок, ребер и флан- цев – на 1-2 класса ниже. ГОСТ 26645-85 предусматривает предельные от- клонения, смещения от номинального положения элементов отливки на плос- кости разъема.

Допуск размера отливки (допускаемые отклонения) – разность между наибольшим и наименьшим значениями размера отливки или между верхним и нижним предельным отклонениями.

При конструировании отливок на чертежах показывают допускаемые

отклонения (допуски на размер).

Величина допуска на размеры отливок включает обычно погрешности по всем признакам, кроме погрешностей по точности взаимного расположе- ния поверхностей. Последние оговариваются на чертежах особо.

Правильное назначение величины допусков имеет большое значение с точки зрения экономики и организации производства. Отливку с большими допусками проще изготовить, но увеличение допусков приводит к большему расходу металла и в конечном итоге повышению себестоимости отливки. На рис. 135 показаны графическое объяснение припусков и допусков и их взаи- мосвязь.

Рис. 135.

Под номинальным размером отливки подразумевается основной рас- четный размер, который задается чертежом. Размер, получаемый непосредст- венным измерением, называется действительным размером. Действительный размер ограничивается предельными размерами – наибольшим или наимень- шим. Допуск, или отклонение, является разностью между номинальным и ка- ким-либо из предельных размеров. При этом различают верхние и нижние (отклонения в плюс и в минус).

Величина припусков зависит от наибольшего габаритного и номиналь- ного размеров отливки. Для установления припусков на механическую обра- ботку под номинальным размером понимается наибольшее расстояние между

противоположными обрабатываемыми поверхностями или расстояние от ба-

зисной поверхности или оси до обрабатываемой поверхности (рис. 136).

Припуски на механическую обработку отливок устанавливаются по

ГОСТ 26645-85 в соответствии с классами точности их изготовления: I класс – для отливок массового производства;

II класс – для отливок серийного производства;

III класс – для отливок индивидуального производства.

Припуски, компенсирующие коробление, сглаживающие местные уг- лубления и выступы, а также напуски, создающие направленное затвердева- ние металла, устанавливаются технологом-литейщиком при разработке тех- нологии.

Рис. 136. Примеры определения номинального размера отливок

Для оценки точности с некоторыми приближениями можно применять квалитеты, приведенные в табл. 50.

Допуски размеров отливок

Таблица 50

Интервалы номиналь- ных разме- ров, мм	Обозначение
IT11	IT12	IT13	IT14	IT15	IT16	IT17	IT18	IT19	IT20
до 6	0,075	0,120	0,180	0,300	0,480	0,750	1,200	1,800	3,000	4,800
6-10	0,090	0,150	0,220	0,360	0,580	0,900	1,500	2,200	3,600	5,800
10-18	0,110	0,180	0,270	0,430	0,700	1,100	1,800	2,700	4,300	7,000
18-30	0,130	0,210	0,330	0,520	0,840	1,300	2,100	3,300	5,200	8,400
30-50	0,160	0,250	0,390	0,620	1,00	1,600	2,500	3,900	6,200	10,000
50-80	0,190	0,300	0,460	0,740	1,200	1,900	3,000	4,600	7,400	12,000
80-120	0,220	0,350	0,540	0,870	1,400	2,200	3,500	5,400	8,700	14,000
120-180	0,250	0,400	0,630	1,000	1,600	2,500	4,000	6,300	10,000	16,000
180-250	0,290	0,460	0,720	1,150	1,850	2,900	4,600	7,200	11,500	18,500
250-315	0,320	0,520	0,810	1,300	2,100	3,200	5,200	8,100	13,000	21,000
315-400	0,360	0,570	0,890	1,400	2,300	3,600	5,700	8,900	14,000	23,000
400-500	0,400	0,630	0,970	1,550	2,500	4,000	6,300	9,700	15,500	25,000
500-630	0,440	0,700	1,100	1,750	2,800	4,400	7,000	11,000	17,500	28,000
630-800	0,500	0,800	1,250	2,000	3,200	5,000	8,000	12,500	20,000	32,000
800-1000	0,560	0,900	1,400	2,300	3,600	5,600	9,000	14,000	23,000	36,000
1000-1250	0,660	1,050	1,650	2,600	4,200	6,600	10,500	16,500	26,000	42,000
1250-1600	0,780	1,250	1,950	3,100	5,000	7,800	12,500	19,500	31,000	-
1600-2000	0,920	1,500	2,300	3,700	6,000	9,200	15,000	23,000	-	-
2000-2500	1,100	1,750	2,800	4,400	7,000	11,000	17,500	-	-	-
2500-3150	1,350	2,100	3,300	5,400	8,600	13,500	-	-	-	-

Ориентировочные данные о требуемой точности размеров отливок в за-

висимости от эксплуатационного назначения деталей приведены в табл. 51.

Табл. 52 содержит данные о точности размеров и шероховатости по-

верхностей отливок для основных способов литья и материала отливок.

Ориентировочные данные о требуемой точности размеров отливок

Таблица 51

Размеры отливки	Характеристика точности раз- меров	Квалитеты
Определяемые подвижными сопрягаемыми поверх- ностями типа отверстие – вал	Высокая	до 11
Определяемые неподвижными сопрягаемыми по- верхностями типа отверстие – вал (например, крыш- ки). Определяемые несопрягаемыми поверхностями (например, размеры шкивов, маховиков)	Средняя	12-14
Подвергаемые механической обработке	То же	более 11 в за- висимости от способа литья
Габаритные: толщины стенок, ребер, фланцев (если к ним не предъявляются особые требования)	Низкая	более 15

Допуски размеров и шероховатость поверхности отливок

Таблица 52

Литье	Сплавы отливок
легкие цветные	тяжелые цветные и серый чугун	ковкий, высоко- прочный чугун, сталь
Под давлением	IT11-IT13 до Ra = 0,63 мкм	IT12-IT14 до Ra = 1,25 мкм	-
В керамические формы и по выплавляемым моделям	IT12-IT14 до Ra = 2,5 мкм	IT13-IT15 до Rz = 20 мкм	IT14-IT15 до Rz = 20 мкм и грубее
В кокиль и под низким дав- лением без стержней и с пес- чаными стержнями; в песча- ные формы, отверждаемые в контакте с оснасткой	IT13-IT17 до Rz = 20 мкм	IT14-IT17 до Rz = 40 мкм	IT15-IT18 до Rz = 80 мкм
В песчаные формы, отвер- ждаемые вне контакта с ос- насткой; центробежное; в сырые и сухие песчано- глинистые формы	IT14-IT18 до Rz = 40 мкм	IT15-IT19 до Rz = 80 мкм	IT16-IT20 до Rz = 80 мкм и грубее

Квалитеты точности для размеров отливок из черных сплавов можно

выбрать по табл. 53, для цветных сплавов – в табл. 54.

Допуски массы:

- расчетная масса отливки, определяется по ее номинальным размерам и номинальной плотности;

- черная масса отливки – масса отливки вместе с массой ее литниковой

системы;

- чистая масса отливки – масса отливки без литников, определяемая на механообработку.

Рекомендуемые квалитеты для размеров отливок из черных сплавов

Таблица 53

Литье	Наибольший габаритный размер отлив- ки, мм	Производство
автома- тизиро- ванное	поточно- механизи- рованное	ручное
В керамические формы и по вы- плавляемым моделям	до 315 свыше 315	IT13 IT14	IT14 IT15	- -
В кокиль и под низким давлением	до 315 свыше 315	IT14 IT15	IT15 IT16	IT16 IT17
	до 630 свыше 630	IT15 IT16	IT16 IT17	IT17 IT18
до 2500 свыше 2500	IT17	IT18	IT19

В сырые и сухие песчано-

глинистые формы

Примечание. Точность размеров для ковкого, высокопрочного чугуна и стали на

один квалитет грубее. Числовые значения допусков см. табл. 50. Данные таблицы относят- ся к отливкам 3-4-й групп сложности; для более сложных и менее сложных отливок точ- ность на один квалитет соответственно грубее и выше. Приведенные в таблицы квалитеты относятся к точности размеров вида ВР2; точность размеров видов ВР1 и ВР3 на один ква- литет соответственно выше и грубее.

Таблица 54

Рекомендуемые квалитеты для размеров отливок из цветных сплавов

Литье	Наибольший габаритный размер отлив- ки, мм	Производство
автома- тизиро- ванное	поточно- механизи- рованное	ручное
Под давлением	до 315 свыше 315	IT11 IT12	IT12 IT13	- -
В керамические формы и по вы- плавляемым моделям	до 315 свыше 315	IT12 IT13	IT13 IT14	- -
В кокиль и под низким давлением	до 315 свыше 315	IT13 IT14	IT14 IT15	IT15 IT16
	до 630 свыше 630	IT14 IT15	IT15 IT16	IT16 IT17
до 2500 свыше 2500	IT16	IT17	IT18

В сырые и сухие песчано-

глинистые формы

Примечание. Числовые значения допусков см. табл. 50. Данные таблицы относятся

к отливкам 3-4-й групп сложности; для более сложных и менее сложных отливок точность на один квалитет соответственно грубее и выше. Приведенные в таблицы квалитеты отно- сятся к точности размеров вида ВР2; точность размеров видов ВР1 и ВР3 на один квалитет соответственно выше и грубее.

В табл. 55 приведена классификация отливок по весу.

Весовые группы отливок

Таблица 55

Группа	Вес отливок, в кг
из черных сплавов	из цветных сплавов
чугун, сталь	тяжелых: бронза, латунь, цинковые	легких: алюминиевые, магниевые
	До 1,5	До 0,25	До 0,2
	1,5-6	0,25-1,0	0,2-0,4
	6-8	1-4	0,4-0,8
	8-20	4-10	0,8-1,6
	20-50	10-20	1,6-3,2
	50-100	20-50	3,2-6,3
	100-250	50-200	6,3-12,5
	250-500	200-500	12,5-25
	500-1000	Свыше 500	Свыше 25
	1000-2000	-	-
	2000-5000	-	-
	5000-10000	-	-
	10000-20000	-	-
	Свыше 20000	-	-

Определение веса отливки. Для определения веса отливки необходимо

по чертежу определить ее объем и умножить на плотность сплава.

Классы точности размеров и масс и ряды припусков на механическую обработку отливок для различных способов литья и типов металла и сплава регламентированы ГОСТ 26645-86.

Обозначение точности отливок указывают в технических требованиях чертежа отливки или детали.

Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса точности размеров, 7-го класса точности массы, 5-ой степени коробления и 4-го ряда припуска на механическую обработку: точность отливки 8-7-5-4

ГОСТ 26645-85.

В технических требованиях чертежа детали допускается не указывать степень коробления и ряд припусков на механическую обработку.

Основные и дополнительные припуски на механическую обработку (на сторону) устанавливают дифференцировано для каждого элемента отливки в зависимости от допусков размеров отливок. Дополнительный припуск, ком- пенсирующий отклонения расположения элементов отливки (коробление, смещение по плоскости разъема, погрешность расположения обрабатываемой поверхности относительно базы) назначают, если наибольшее из предельных отклонений расположения превышает половину допуска на соответствующий размер отливки. Общий припуск на механическую обработку устанавливают равным сумме основного и дополнительного припуска.

Простановка размеров на чертежах.

Литейные базы. Для определения расположения поверхностей деталей пользуются базовыми плоскостями (базами).

Базы разметки, указанные на чертеже детали, должны быть исходными базами как при изготовлении и контроле модельных комплектов, форм и от- ливок, так и при механической обработке деталей. Базы разметки следует указывать на чертеже по трем осям координат, причем базой разметки могут быть необрабатываемые и обрабатываемые поверхности или геометрические оси отливок. Базу разметки следует выбирать в таком месте детали, где со- средоточены важные для конструкции размеры между необрабатываемыми и обрабатываемыми поверхностями, и так, что бы расстояние от базы разметки до базы механической обработки было наименьшим. Наибольшая точность достигается при расположении базы разметки в одной полуформе с наиболее ответственными частями отливки.

Необрабатываемые поверхности связываются размерами с базой раз- метки. На рис. 137 приведены примеры простановки размеров детали от баз разметки.

Рис. 137. Примеры простановки размеров на чертеже детали

Если важно выдержать после обработки размер бобышки, то за базу разметки принимают плоскость А. Базой механической обработки будет плоскость Б, от которой обрабатывают плоскость В. Толщина д фланца явля- ется замыкающим звеном, т.е. переменным, так как зависит от допусков на размеры а, б и г (рис. 28.3, а). Толщину д фланца можно проставлять на чер- теже только как справочный размер.

Если важно выдержать толщину д фланца, то за базу разметки прини- мают плоскость 7", а за базу механической обработки – плоскость В. В этом случае уже размер а бобышки будет замыкающим звеном (рис. 28.3, б), ком- пенсирующим неточность размеров д, б и г, и может быть только справочным размером.

Взаимная увязка процессов контроля модельных комплектов, готовых

отливок и механической обработки повышает точность отливок и предотвра-

щает возникновение брака в механических цехах.

Конструктивные уклоны. Эти уклоны предусматриваются конструкто- ром на необрабатываемых поверхностях, перпендикулярных плоскости разъ- ема формы. Направление конструктивного уклона зависит от принятой плос- кости разъема модели и во избежание ошибок должно быть согласовано с технологом-литейщиком. При отсутствии конструктивных уклонов технолог назначает в необходимых местах формовочные уклоны, которые искажают контуры отливки и требуют дополнительной механической обработки.

Величина и направление конструктивных уклонов сопрягаемых деталей должны быть согласованы с разъемами моделей и между собой.

При изготовлении отливки крышки по варианту, приведенному на рис. 138, а, необходимо делать формовочные уклоны поверхностей диамет- рами 280, 275 и 110 мм, а отверстие диаметром 90 мм получать с помощью стержня.

Рис. 138. Крышка для спуска эмульсии из станка

Назначение конструктивных уклонов на все соответствующие поверх- ности (рис. 138, б) облегчило процесс изготовления формы и одновременно позволило выполнить отверстие диаметром 80 мм с помощью песчаного бол- вана.

Конструктивные уклоны на местных невысоких утолщениях стенок,

платиках, и бобышках следует увеличивать до 30-50 %.

Формовочные (литейные) уклоны. Формовочные уклоны придаются ра- бочим поверхностям моделей для удобства извлечения их из формы. Они придаются вертикальным поверхностям моделей, не имеющим конструктив- ных уклонов в направлении извлечения их из формы. Величины этих уклонов регламентируются ГОСТом 3212-92.

Формовочные уклоны следует выполнять:

1. На обрабатываемых поверхностях сверх припуска на механическую обработку за счет увеличения размеров отливки (рис. 139, а).

2. На необрабатываемых поверхностях отливки, не сопрягаемых с дру-

гими поверхностями за счет увеличения и уменьшения размеров отливки

(рис. 139, б).

3. На не обрабатываемых поверхностях, сопрягаемых с другими по- верхностями за счет уменьшения (рис. 139, в) или увеличения (рис. 139, г) размеров отливки в зависимости от плоскости сопряжения.

Рис. 139. Примеры проставления размеров уклонов

4. Формовочные уклоны основных формообразующих поверхностей в углублениях моделей в случае, когда диаметр или наименьшая ширина уг- лубления больше высоты основной формообразующей поверхности (d>h) указаны в ГОСТ 3212-92.

5. Формовочные уклоны в стержневых ящиках следует выполнять рав- ными формовочным уклонам модельного комплекта с сохранением толщины стенки отливки, указанной в чертеже.

Технологические пополнения, выполнение приливов. Технологические пополнения назначаются для компенсации размеров, полученных после литья и механической обработки. Получение отливки точно по заданным размерам чертежа невозможно из-за несоответствия задаваемой и фактической величин литейной усадки, смещения стержней и форм по разъему.

Во избежание этого при разработке технологических процессов приме- няется утолщение фланцев отливки, выполняемое с необрабатываемых сто- рон.

Технологические пополнения на фланцы, обрабатываемые с одной и с

обеих сторон, даны в табл. 56 и показаны на рис. 140.

Технологические пополнения на отливки зубчатых колес по внутренне-

му ободу даны в табл. 57 и показаны на рис. 141.

Рис. 140. Технологические пополнения на фланцах

Рис. 141. Технологические пополнения по внутреннему ободу колес

Таблица 56

Для стальных отливок, мм	Для чугунных отливок, мм
расстояние между фланцами Z	пополнение на фланцах I	расстояние между фланцами Z	пополнение на фланец I
100-250		250-400	1,5
250-400		400-650	2,0
400-650		650-1000	3,0
650-1000		1000-1600	4,0
1000-1600		1600-2500	4,5
1600-2500		2500-4000	5,0
2500-4000		4000-6000	6,0

Необходимо назначать технологические пополнения по контуру мест-

ных приливов и других опорных частей, используемых для болтового соеди-

нения смежных деталей.

Рекомендуемые технологические пополнения по контуру приливов:

l = 1,0-1,5 мм при радиусе до 25 мм;

l = 1,5-3,0 мм при радиусе 25-50 мм.

При радиусе больше 50 мм пополнение по наружному контуру назна-

чают согласно табл. 57 и показано на рис. 142.

Таблица 57

Внутренний диаметр обода D, мм	Технологическое пополнение на сторону для отливок, мм
из стали	из чугуна
Свыше 500		-
501-800		1,5
801-1000		2,0
1001-1400		2,5
1401-1800		3,0
1801-2400		4,0
2401-3000		4,0
3001-3600		4,5
3601-4200		5,0

Рис. 142. Технологическое пополнение

по наружному контуру приливов

Размеры припусков в местах расположения прибылей на отливках из углеродистых и легированных сталей. Для обрезки прибылей, литников и об- лоев на отливках из углеродистой и ряда марок легированной стали применя- ется газовая резка.

Процесс резки заключается в сжигании нагретого металла в струе ки-

слорода и продувке окислов, образующихся в месте резания.

Величина остатка прибыли δ зависит от поперечного сечения S или D обрезаемого прилива, конфигурации отливки, наличия пригара на поверхно- сти реза, а также от того, обрабатывается или не обрабатывается поверхность, на которой расположена прибыль (рис. 143).

Величина остатка δ после обрезки прибыли на обрабатываемых поверх- ностях отливок из углеродистых и низколегированных сталей определяется по табл. 58 [7].

Величина остатка δ на необрабатываемых поверхностях отливок из уг-

леродистых и низкоуглеродистых сталей по табл. 59.

Величина остатка δ после обрезки прибылей на обрабатываемых и не- обрабатываемых поверхностях отливок из высоколегированных сталей при- ведена в табл. 60.

Величина остатка после обрезки прибылей отливок из износостойких сплавов определяется опытным путем; рекомендуемые остатки 8 для отливок весом до 300 кг от 10 до 30 мм.

При а < 20 мм При а > 20 мм

Рис. 143. Примеры вида линий реза

Таблица 58

Размер S или D, мм	до 63	63-80	80-125	125-160	160-200	200-215	215-230	до 500
δ, мм

Таблица 59

Размер S или D, мм	до 100	101-200	201-500
δ, мм	±2	±3,5	±5

Таблица 60

Размер S или D, мм	до 100	101-125	126-160	161-250	251-300	301-400
δ, мм

Контрольные вопросы.

1. Как определяют припуски на механическую обработку?

2. Что такое номинальный размер?

3. Назначение припусков на механическую обработку.

4. Определите последовательность определения припусков на механи-

ческую обработку.

5. Как определить класс точности отливки, если на чертеже детали не указаны допуски и квалитеты?

6. Как определить по чертежу детали класс точности отливки?

7. В каких случаях назначается дополнительный припуск на механиче-

скую обработку?

8. Назовите принципы назначения литейных баз.

9. Что такое база? Какие виды баз вы знаете?

10.На чертеже отливки в технических требованиях указаны точность отливки в виде последовательность цифр 6-5-4-3. Что означает такая последовательность?

11.Что такое формовочные уклоны?

Дата добавления: 2014-01-07